Departamento
de Engenharia Química e Biológica
Cinética da libertação de fármacos a partir
de matrizes sólidas
Dissertação apresentada para a obtenção do grau de Mestre em
Processos Químicos e Biológicos
Autor
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Orientador
Doutora Maria Nazaré Coelho Marques Pinheiro
Instituição
Instituto Superior de Engenharia de Coimbra
Coimbra, Dezembro, 2011
ii
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
AGRADECIMENTOS
Este espaço é dedicado àqueles que, de uma forma directa ou indirecta, contribuíram para a
realização desta dissertação. A todos eles deixo aqui o meu agradecimento sincero.
Desejo expressar o meu reconhecido agradecimento à professora Doutora Maria Nazaré
Coelho Marques Pinheiro pela oportunidade, apoio, orientação, disponibilidade e motivação
que me foi prestada ao longo de todo o trabalho. À Doutora Paula Ferreira Calvinho pelas
suas sugestões e palavras de incentivo. À colega Andreia Silva pela ajuda prestada no
trabalho experimental. À Engenheira Martine Costa que prontamente nos ajudou sempre
que necessário.
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
iii
iv
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
RESUMO
Um sistema de libertação controlada de fármacos é composto, essencialmente, por um
agente terapêutico incorporado numa matriz e a sua aplicação permite a libertação
progressiva do fármaco, para que seja mantida no organismo uma concentração adequada
pelo período necessário à terapêutica.
Neste trabalho estudou-se a cinética de libertação de um fármaco incorporado em suportes
de natureza polimérica, compostos por uma matriz de hidrogéis. Os parâmetros estudados
incluem a composição das matrizes poliméricas, o método de incorporação do fármaco no
interior das matrizes e os métodos de monitorização da libertação do fármaco.
O estudo da cinética de libertação do fármaco em matrizes sólidas foi realizado com
matrizes poliméricas, com composição de HEMA e MAA e de HEMA e MMA, com fármaco
impregnado por oclusão e absorção, métodos simples e eficazes que permitiram a inclusão
das quantidades mínimas necessárias de maleato de timolol, utilizado no tratamento do
glaucoma.
As metodologias utilizadas na monitorização da concentração do fármaco no meio de
libertação mostraram-se adequadas, pois permitiram a reprodutibilidade e fiabilidade dos
resultados experimentais obtidos, sendo que o método implementado neste trabalho, o de
monitorização contínua, em circuito fechado e com manutenção de volume constante, uma
alternativa vantajosa ao método de monitorização descontínua, utilizado em estudos
semelhantes, pois permite registar os resultados sucessivamente, durante longos períodos,
não sendo necessária a presença de um operador.
A forma do perfil de libertação do maleato de timolol, característica de um processo de
libertação controlada de fármacos, manteve-se idêntica em todos os ensaios, não sofrendo
alterações significativas com a variação da composição das lentes ou com o método de
incorporação do fármaco.
Nos ensaios realizados com as lentes de composição HEMA e MAA, com o maleato de
timolol adicionado por oclusão, obtiveram-se as maiores percentagens de libertação, em
massa, de fármaco, onde se atingiram valores (médios) entre os 85,25% e os 93,06%.
Palavras-chave: cinética de libertação de fármacos; matrizes poliméricas; hidrogéis; HEMA;
MAA; MMA; oclusão; absorção; monitorização contínua; quantificação do fármaco.
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
v
ABSTRACT
A system for controlled release of drugs consists essentially of a therapeutic agent
embedded in a matrix, and its application allows the gradual release of the drug into the
organism while maintaining an appropriate concentration during the period necessary to
therapy.
In this work we studied the release kinetics of a drug incorporated into a polymeric support,
consisting of a hydrogel matrix. The parameters studied include the composition of the
polymer matrices, the method of drug incorporation inside the matrix and the methods of
monitoring drug release.
The kinetics study of drug release from solid matrices was carried out with polymeric
matrices with composition HEMA and MAA, and HEMA and MMA, with the drug impregnated
by occlusion or absorption. These two simple and effective methods of drug impregnation
allowed the inclusion of the minimum quantities required for timolol maleate during the
treatment of glaucoma.
The methodologies used to monitor the drug concentration in the release medium proved to
be adequate, since they allowed reproducibility and reliability of data. The method
implemented in this work, with continuous monitoring in closed circuit and constant volume,
is an advantageous alternative to the method of discontinuous monitoring, used in similar
studies, because it is possible record the results for long periods not requiring the presence
of an operator.
The shape of the release profile of timolol maleate, characteristic of a controlled drug release
process, remained similar in all experiments performed, with no significant changes with
composition of the lens used or with the method of drug incorporation.
The experiments performed with lenses made with HEMA and MAA impregnated with timolol
maleate by occlusion, presented the highest percentages (in weight) of drug released,
reaching (average) values between 85.25% and 93.06%.
Keywords: kinetics of drug delivery, polymer matrices, hydrogels, HEMA, MAA, MMA,
occlusion, soaking, continuous monitoring, quantification of the drug.
vi
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
ÍNDICE
Índice
CAPÍTULO 1
1
INTRODUÇÃO
1.1
2
Sistemas de libertação controlada de fármacos
2
1.1.1
Sistemas controlados pela difusão
5
1.1.2
Sistemas controlados por erosão
9
1.1.3
Sistemas controlados osmoticamente
10
1.1.4
Sistemas pulsáteis
11
1.2
Aplicações biomédicas dos sistemas de libertação controlada
1.2.1
1.3
Aplicações oftalmológicas
12
Estudos efectuados com sistemas de libertação controlada de fármacos com
aplicação em oftalmologia
1.4
11
13
Propriedades dos polímeros: aplicação em sistemas de libertação controlada
de fármacos
1.4.1
14
Composição das matrizes poliméricas estudadas
15
1.5
Metodologias de incorporação do fármaco em lentes oftalmológicas
16
1.6
Objectivos
17
1.7
Organização da tese
17
CAPÍTULO 2
2
PROCESSO, FÁRMACO E METODOLOGIAS
2.1
Processo
2.1.1
2.2
20
Reagentes e equipamentos
21
Fármaco – Maleato de timolol
22
2.2.1
Determinação do comprimento de onda máximo
24
2.2.2
Curvas de Calibração
26
2.3
viii
20
Metodologias
30
2.3.1
Preparação das membranas poliméricas
30
2.3.2
Estudo da capacidade de absorção de água das lentes
32
2.3.3
Incorporação do fármaco nas lentes
35
2.3.4
Ensaio de degradação do fármaco
40
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Índice
2.3.5
Estudo da cinética de libertação do fármaco a partir das lentes
poliméricas
41
CAPÍTULO 3
3
CINÉTICA DE LIBERTAÇÃO DO FÁRMACO
3.1
Cinética de libertação do maleato de timolol
3.2
Cinética de libertação do maleato de timolol em lentes com composição
HEMA e MAA
3.2.1
46
47
Cinética de libertação do maleato de timolol de lentes com o fármaco
incorporado por absorção
3.3
46
Cinética de libertação do maleato de timolol de lentes com o fármaco
incorporado por oclusão
3.2.2
46
54
Cinética de libertação do maleato de timolol em lentes com composição
HEMA e MMA
3.3.1
Cinética de libertação do maleato de timolol em lentes incorporadas por
oclusão (monitorização contínua e descontínua)
3.3.2
59
59
Cinética de libertação do maleato de timolol em lentes incorporadas por
absorção (monitorização contínua e descontínua)
62
CAPÍTULO 4
4
CONCLUSÕES GERIAS E SUGESTÕES PARA TRABALHO FUTURO
66
4.1
Conclusões gerais
66
4.2
Sugestões para trabalho futuro
68
ANEXOS
A
B
Lentes poliméricas
74
A.1
Massa das lentes
74
A.2
Dimensões das lentes
75
A.3
Massa de maleato de timolol nas lentes incorporado por oclusão
79
Cinética de libertação do maleato de timolol em lentes com composição HEMA e
MMA
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
81
ix
Índice
B.1
Monitorização contínua da concentração de maleato de timolol no meio de
libertação, para lentes com fármaco incorporado por oclusão
B.2
Monitorização descontínua da concentração de maleato de timolol no meio
de libertação, de lentes com fármaco incorporado por oclusão
C
Cálculo das incertezas
C.1
82
83
Cálculo da incerteza associada à percentagem de absorção de água pelas
lentes
C.2
81
83
Cálculo das incertezas associadas às curvas de calibração do maleato de
timolol
84
C.3
Cálculo da incerteza associada à concentração de maleato de timolol
C.4
Cálculo da incerteza associada à massa de fármaco em solução, massa de
85
fármaco incorporada por soaking, massa de fármaco libertada no meio de
libertação e percentagem de fármaco libertado
x
86
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Índice de Figuras
CAPÍTULO 1
Figura 1 – Perfil plasmático resultante da administração de um fármaco em três
situações distintas (adaptado de Liechty WB, 2010).
3
Figura 2 – Esquema de sistemas de hidrogéis de libertação controlada de fármacos
(Ferreira, 2010).
9
Figura 3 - Representação esquemática do processo de difusão versus erosão
(adaptado de Barbosa, 2010).
9
Figura 4 – Esquema da libertação controlada de fármacos por um sistema controlado
osmoticamente (adaptado de Industrial Laser Solutions).
10
CAPÍTULO 2
Figura 5 – Espectro de absorvância da solução de NaCl a 0,9% (m/v).
21
Figura 6 – Estrutura molecular do maleato de timolol.
23
Figura 7 – Espectro de absorvância obtido com uma solução de maleato de timolol
proveniente dos laboratórios Cambrex.
25
Figura 8 – Espectro de absorvância obtido com uma solução de maleato de timolol
proveniente dos laboratórios Sigma AldrichTM.
25
Figura 9 – Curva de calibração do maleato de timolol (Cambrex) obtida a λmáx de
292 nm.
28
Figura 10 – Curva de calibração do maleato de timolol (Sigma AldrichTM) obtida a
λmáx de 293 nm.
29
Figura 11 – Esquema do molde usado na preparação das membranas poliméricas.
31
Figura 12 – Estrutura molecular do metacrilato de metilo (MMA).
34
Figura 13 – Estrutura molecular do ácido metacrílico (MAA).
34
Figura 14 – Espectros de absorvâncias obtidos durante o ensaio de degradação do
maleato de timolol (Cambrex), realizado a 60°C.
40
Figura 15 – Esquema da instalação experimental.
42
Figura 16 – Ilustração da célula espectrofotométrica de fluxo contínuo.
42
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
xi
Índice de Figuras
CAPÍTULO 3
Figura 17 – Monitorização contínua da libertação do maleato de timolol em lentes
com o fármaco ocluso e em lentes “brancas” com composição HEMA e MAA (λmáx =
292 nm).
48
Figura 18 – Cinética de libertação do maleato de timolol incorporado por oclusão em
lentes de HEMA e MAA, com monitorização contínua da concentração de fármaco no
meio de libertação (λmáx = 292 nm).
49
Figura 19 – Monitorização descontínua da libertação do maleato de timolol em lentes
com o fármaco ocluso e em lentes “brancas” de composição HEMA e MAA (λmáx =
292 nm).
51
Figura 20 – Cinética de libertação do maleato de timolol incorporado por oclusão em
lentes de
HEMA e MAA, com monitorização descontínua da concentração de
fármaco no meio de libertação (λmáx = 292 nm).
52
Figura 21 – Monitorização contínua (ensaios 1 a 5) e descontínua (ensaios 6 a 8) da
cinética de libertação do maleato de timolol incorporado por oclusão, em lentes de
HEMA e MAA (λmáx = 292 nm).
53
Figura 22 – Cinética de libertação do maleato de timolol incorporado por absorção,
em lentes de HEMA e MAA, com monitorização contínua da concentração de
fármaco no meio de libertação (λmáx = 292 nm).
55
Figura 23 – Cinética de libertação do maleato de timolol incorporado por absorção em
lentes de
HEMA e MAA, com monitorização descontínua da concentração de
fármaco no meio de libertação (λmáx = 293 nm).
56
Figura 24 – Monitorização contínua (ensaios 1 a 5) e descontínua (ensaios 6 a 8) da
cinética de libertação do maleato de timolol incorporado por absorção, em lentes de
HEMA e MAA.
58
Figura 25 – Monitorização contínua (ensaios 1 a 5) e descontínua (ensaios 6 a 8) da
cinética de libertação do maleato de timolol incorporado por oclusão, em lentes de
HEMA e MMA (λmáx = 293 nm).
60
Figura 26 – Monitorização contínua (ensaios 1 a 5) e descontínua (ensaios 6 a 8) da
cinética de libertação do maleato de timolol incorporado por absorção, em lentes de
HEMA e MMA (λmáx = 293 nm).
xii
62
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Índice de Figuras
ANEXOS
Figura B.1 – Monitorização contínua da libertação do maleato de timolol em lentes
com o fármaco ocluso e em lentes “brancas” com composição HEMA e MMA (λmáx =
293 nm).
81
Figura B.2 – Monitorização descontínua da libertação do maleato de timolol em lentes
com o fármaco ocluso e em lentes “brancas” com composição HEMA e MMA (λmáx =
293 nm).
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
82
xiii
Índice de Tabelas
CAPÍTULO 2
Tabela 1 – Reagentes utilizados na preparação das membranas poliméricas e no
meio de libertação.
22
Tabela 2 – Equipamentos utilizados na preparação das lentes poliméricas e nos
ensaios de libertação do fármaco.
22
Tabela 3 – Concentração de maleato de timolol nas soluções preparadas, para a
obtenção da curva de calibração do fármaco proveniente dos laboratórios Cambrex, e
respectivas absorvâncias.
27
Tabela 4 – Concentração de maleato de timolol nas soluções preparadas, para a
obtenção da curva de calibração do fármaco proveniente dos laboratórios Sigma
AldrichTM, e respectivas absorvâncias.
28
Tabela 5 – Composição das membranas poliméricas preparadas para utilização no
estudo de libertação de um fármaco.
30
Tabela 6 – Massas e dimensões das lentes preparadas para o estudo de libertação
de um fármaco.
32
Tabela 7 – Evolução da massa das lentes poliméricas com composição HEMA e MAA
e da sua capacidade de absorção de água.
33
Tabela 8 – Evolução da massa das lentes poliméricas com composição HEMA e
MMA e da sua capacidade de absorção de água.
33
Tabela 9 – Massas e dimensões das lentes preparadas para o estudo de libertação
de um fármaco incorporado por oclusão.
36
Tabela 10 – Variação da concentração de maleato de timolol na solução onde são
mergulhadas as lentes de HEMA e MAA para incorporação do fármaco por absorção.
37
Tabela 11 – Evolução da massa de fármaco em solução e massa de fármaco
incorporada nas lentes de composição HEMA e MAA.
38
Tabela 12 – Variação da concentração de maleato de timolol na solução onde são
mergulhadas as lentes de HEMA e MMA para incorporação do fármaco por absorção.
39
Tabela 13 – Evolução da massa de fármaco em solução e massa de fármaco
incorporada nas lentes de composição HEMA e MMA.
xiv
39
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Índice de Tabelas
CAPÍTULO 3
Tabela 14 – Massa de maleato de timolol libertada e correspondente percentagem de
fármaco libertado, para lentes de HEMA e MAA, com fármaco ocluso (0,435 ± 0,013
mg), obtidas dos ensaios com monitorização contínua da concentração de fármaco
no meio de libertação.
50
Tabela 15 – Massa de maleato de timolol libertada e correspondente percentagem de
fármaco libertado, para lentes de HEMA e MAA, com fármaco ocluso (0,435 ± 0,013
mg), obtidas dos ensaios com monitorização descontínua da concentração de
fármaco no meio de libertação.
52
Tabela 16 – Massa de maleato de timolol libertada e correspondente percentagem de
fármaco libertado, para lentes de HEMA e MAA com fármaco absorvido, obtidas dos
ensaios com monitorização contínua da concentração de fármaco no meio de
libertação.
55
Tabela 17 – Massa de maleato de timolol libertada e correspondente percentagem de
fármaco libertado, para lentes de HEMA e MAA com fármaco absorvido, obtidas dos
ensaios com monitorização descontínua da concentração de fármaco no meio de
libertação.
57
Tabela 18 – Massa de maleato de timolol libertada e correspondente percentagem de
fármaco libertado, para lentes de HEMA e MMA, com fármaco ocluso (0,315 ± 0,021
mg), obtidas dos ensaios com monitorização contínua da concentração de fármaco
no meio de libertação.
61
Tabela 19 – Massa de maleato de timolol libertada e correspondente percentagem de
fármaco libertado, para lentes de HEMA e MMA, com fármaco ocluso (0,315 ± 0,021
mg), obtidas dos ensaios com monitorização descontínua da concentração de
fármaco no meio de libertação.
61
Tabela 20 – Massa de maleato de timolol libertada e correspondente percentagem de
fármaco libertado, para lentes de HEMA e MMA, com fármaco absorvido, obtidas dos
ensaios com monitorização contínua da concentração de fármaco em meio de
libertação.
63
Tabela 21 – Massa de maleato de timolol libertada e correspondente percentagem de
fármaco libertado, para lentes de HEMA e MMA, com fármaco absorvido, obtidas dos
ensaios com monitorização descontínua da concentração de fármaco no meio de
libertação.
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
64
xv
Índice de Tabelas
ANEXOS
Tabela A.1 – Massa individual das lentes de composição HEMA e MAA.
74
Tabela A.2 – Massa individual das lentes de composição HEMA e MMA.
75
Tabela A.3 – Diâmetro das lentes com composição HEMA e MAA.
76
Tabela A.4 – Diâmetro das lentes com composição HEMA e MMA.
77
Tabela A.5 – Espessura das lentes com composição HEMA e MAA.
78
Tabela A.6 – Espessura das lentes com composição HEMA e MMA.
79
Tabela A.7 – Massa das membranas poliméricas, massa média de uma lente e
massa de maleato de timolol incorporado nas membranas e em uma lente das
diferentes composições preparadas.
xvi
80
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO
CAPÍTULO 1
1 INTRODUÇÃO
Ao longo deste capítulo serão apresentadas algumas ideias sobre a aplicação de materiais
poliméricos como biomateriais, nomeadamente, na área da biomédica, e em sistemas de
libertação controlada de fármacos. Abordar-se-ão também as formas de incorporação de
fármacos em sistemas oftálmicos.
1.1
Sistemas de libertação controlada de fármacos
Nas últimas décadas tem-se assistido a notáveis avanços na biotecnologia, que permitiram
o isolamento, a síntese ou a produção biológica de novos fármacos. No entanto, a sua
administração com sucesso é um desafio, uma vez que se verificam problemas relacionados
com o difícil acesso aos respectivos locais de acção. Na sua origem estão diversos factores,
nomeadamente, tempos de semivida biológica curtos, dificuldades em atravessarem as
mucosas, biodegradação rápida pelas enzimas digestivas, poder antigénio, entre outros
(Bodor, et al., 1987).
A solução para os problemas apresentados surge na associação dos fármacos a sistemas
transportadores que permitam, através da alteração de propriedades e comportamento in
vivo, que estes se aproximem o mais possível de fármacos ideais, isto é, fármacos que
apenas actuem nos locais de acção desejados, na quantidade desejada e durante o tempo
necessário à terapêutica. A associação destas características numa só formulação traduz-se no aumento significativo do índice terapêutico do fármaco, ou seja, da razão entre a
dose eficaz média e a dose tóxica média, reflectindo a eficácia, a selectividade e a
segurança do fármaco (Bodor, et al., 1987).
As formas farmacêuticas convencionais permitem uma libertação rápida e indiscriminada da
substância activa. Estes sistemas são responsáveis por um aumento brusco da
concentração do agente activo no sangue, sendo atingido um pico plasmático seguindo-se
uma diminuição exponencial, o que obriga a que sejam efectuadas várias administrações de
forma a restabelecer os níveis terapêuticos. Quando a concentração plasmática se encontra
acima da concentração mínima eficaz (dose terapêutica), o fármaco exerce a sua acção
terapêutica, mas quando a concentração desce abaixo desse limite, a sua acção é inútil no
organismo.
2
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Introdução
Porém, se a concentração do fármaco se encontra acima do limite superior da dose
terapêutica torna-se tóxico e, portanto, para que a concentração do fármaco seja eficaz e
não tóxica, ou seja, se localize dentro do intervalo terapêutico de forma continuada é
necessário administrá-lo várias vezes ao dia, originando variações expressivas dos níveis de
fármaco no organismo (Chien, 1992; Hillery, 2001). A Figura 1 mostra o comportamento da
quantidade de um fármaco no organismo administrado de três formas distintas: numa só
aplicação, em várias aplicações e incorporado num sistema de libertação controlada (SLC).
Figura 1 – Perfil plasmático resultante da administração de um fármaco em três situações distintas
(adaptado de Liechty WB, et al., 2010).
Dado que as formas farmacêuticas clássicas apresentam eficácia reduzida, sendo
necessária a administração regular de várias doses, para produzir o efeito terapêutico
pretendido, surgiu a necessidade de se desenvolverem sistemas não convencionais de
libertação de fármacos. Estes apresentam características que controlam a velocidade de
libertação dos fármacos e que os direccionam para o tecido alvo, mantendo a actividade
terapêutica durante o período desejável ou orientando-a especificamente.
O conceito de libertação controlada de fármacos pressupõe não só a acção prolongada no
tempo, mas a uma velocidade conhecida e pré-determinada. Ou seja, os sistemas de
libertação controlada podem, de facto, controlar a libertação do fármaco no organismo
sendo
caracterizados
por
possuírem
comportamentos
previsíveis
e
reprodutíveis
(Chien, 1992). Assim, a libertação controlada tem como principais objectivos: a obtenção de
níveis terapêuticos do fármaco no organismo, através de um mecanismo de libertação a
velocidade constante; o direccionamento específico do fármaco para tecidos ou órgãos alvo,
não reagindo com tecidos ou órgãos adjacentes; a redução de efeitos secundários; a
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
3
CAPÍTULO 1
diminuição da quantidade de fármaco utilizada para valores que correspondam ao
estritamente necessário e a consequente diminuição do número de administrações.
Como é evidente, para que se atinjam objectivos de tamanha especificidade, são
necessárias estratégias diferentes e poucos sistemas conseguem, na prática, abrangê-las
simultaneamente (Chien, 1992). A melhoria no desenvolvimento de SLC depende
fortemente da selecção de um agente apropriado, capaz de abranger todas as
características essenciais a um SLC ideal. Dentro das várias opções, os polímeros são os
agentes que contemplam o maior número dessas propriedades, e, portanto, que possuem
maior capacidade para desempenharem tais funções (Lopes, et al., 2005).
Existem diversas formas de abordagem durante o desenvolvimento de SLC. As
direccionadas para o tipo de material suporte ou para a tecnologia utilizada nos sistemas de
libertação controlada: ligação/associação entre o sistema e o material transportado,
mecanismo de libertação, via de administração e finalidade. Desta forma a classificação
usual dos SLC é feita de acordo com os tipos de materiais, com as tecnologias utilizadas na
formulação dos mesmos e com os modelos de libertação de fármacos.
Numa abordagem física são formulados sistemas macroscópicos, usando diversos
materiais, tais como, metais, polímeros e poliésteres (Chien, 1992). Este tipo de materiais
pode complexar, adsorver, incorporar ou encapsular o fármaco, originando matrizes sólidas,
membranas semipermeáveis e membranas microporosas, sistemas de micro reservatórios,
cápsulas, entre outros. Nestes sistemas, idealmente, o fármaco vai-se libertando do suporte
a uma velocidade controlada e constante.
Numa perspectiva química a libertação controlada consiste na modificação química de
fármacos. Através da modificação química podem obter-se moléculas com propriedades
físico-químicas e farmacocinéticas alteradas e cuja actividade farmacológica é apenas
recuperada in vivo. Neste caso são designados de pró-fármacos. O fármaco é transformado
num derivado inactivo que só será reactivado após convenientes degradações, sequenciais
e programadas, de modo a libertarem a substância activa no local de acção
(Bodor, et al., 1987). Quando a modificação química produz uma molécula com novas
propriedades físico-químicas, farmacocinéticas e farmacológicas, é originado um novo
fármaco, análogo ao fármaco original (Bodor, et al., 1987). Neste novo fármaco, a
modificação química inserida não deve inactivar a substância activa e a molécula inicial não
é regenerada in vivo. A alteração das propriedades físico-químicas através da modificação
química pode facilitar o acesso ao local de acção, objectivo desejável neste tipo de
formulações. Podem ainda ser alteradas características como a toxicidade e a selectividade,
uma vez que são alteradas as propriedades farmacocinéticas inibindo a formação de
metabolitos.
4
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Introdução
Numa vertente Bioquímica e Biotecnológica, são utilizados materiais biológicos e/ou
biocompatíveis tais como: macromoléculas de origem natural, células e ainda sistemas
coloidais lipídicos e poliméricos (lipossomas, microsferas, nanopartículas). A inovação
destes sistemas reside nos componentes utilizados na sua formulação, que, sendo,
essencialmente, materiais de origem natural, têm a vantagem de não provocarem reacções
imunológicas indesejáveis, e possuem características que os tornam veículos eficazes no
transporte de fármacos instáveis, como, os de natureza proteica e outros de origem
biotecnológica.
Tal como exposto, para além da natureza do suporte do fármaco, também o seu mecanismo
de libertação é uma característica que permite diferenciar os sistemas de libertação
controlada. Existem sistemas com libertação controlada pela difusão, pela erosão,
osmoticamente e sistemas que são regulados pelas necessidades do organismo designados
por sistemas pulsáteis. Os sistemas de libertação mais comummente utilizados são os
sistemas controlados por difusão, existindo, contudo, alguns SLC cujo mecanismo de
libertação depende da associação de vários factores.
1.1.1
Sistemas controlados pela difusão
Difusão é o processo pelo qual se dá o transporte de matéria de um local para outro no
interior de um dado sistema, devido a um gradiente de concentração.
A lei de Fick descreve o processo de difusão através de uma equação que permite avaliar a
velocidade de transferência por unidade de superfície, da substância a difundir e que é
representada pela equação (1).
(1)
traduz a velocidade de difusão,
coeficiente de difusão,
é a massa de fármaco transportado no tempo ,
é a concentração de fármaco e
éo
a direcção da difusão do fármaco.
O segundo membro da equação carece de um sinal negativo, pelo facto de a difusão ocorrer
no sentido contrário ao do aumento de concentração. Em soluções de fármaco diluídas,
pode admitir-se constante (Coelho, 2007).
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
5
CAPÍTULO 1
Quando o SLC é composto por membranas ou matrizes poliméricas, o coeficiente de difusão
depende, não só, da concentração do fármaco, mas também, de outros factores, como a
densidade de reticulação, o grau de ramificação, o grau de cristalinidade e o tamanho das
zonas cristalinas (Coelho, 2007).
Os sistemas de libertação controlados pela difusão são, de todos, os mais amplamente
utilizados e com variadíssimas aplicações. Existem dois tipos de sistemas de libertação
controlados pela difusão: os sistemas reservatório e os sistemas matriciais. Teoricamente
são controlados pela lei da difusão de Fick, embora, cineticamente tenham padrões
mecanísticos
diferentes.
Seguidamente
serão
expostas
algumas
das
principais
características destes SLC, assim como alguns exemplos dos sistemas que pertencem a
estas categorias.
Os sistemas reservatório são constituídos por um núcleo, no qual está contida a substância
activa, revestido por uma membrana polimérica. É através da membrana que envolve o
fármaco, que este vai sendo libertado por difusão sendo, essencialmente, as características
da membrana e da substância activa que controlam a libertação.
O mecanismo de libertação controlada em sistemas reservatório pode, também, ocorrer “por
camadas”, ou seja, o sistema é composto por camadas alternadas de substância activa e
polímero hidrossolúvel. O fármaco é libertado gradualmente, à medida que cada camada de
polímero se dissolve, pelo que a velocidade de libertação do fármaco é regulada pela
velocidade de dissolução do polímero no meio, factor que é totalmente dependente da
espessura das camadas poliméricas (Coelho, 2007).
Os sistemas de libertação de fármaco microencapsulado são um exemplo deste tipo de
SLC. Estes são constituídos por um núcleo que contém o agente activo envolvido por uma
camada de polímero biocompatível de espessura variável (Suave, et al., 2006).
As microcápsulas são formadas por uma camada de um agente encapsulante, normalmente
um material polimérico que actua como um filme protector, isolando a substância activa e
evitando o efeito da sua exposição inadequada. Através de alterações das características
físico-químicas do meio (temperatura, pH, força iónica), ocorre a rotura mecânica da
microcápsula e o agente activo é libertado. No entanto, o agente activo pode também ser
libertado por biodegradação e por difusão.
A principal vantagem que decorre da utilização deste tipo de sistemas de libertação
controlada é a taxa de libertação constante que se obtém durante longos períodos de
tempo.
6
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Introdução
Os lipossomas são, um outro exemplo de, sistemas de libertação controlada que pertence
ao grupo dos sistemas reservatório. São estruturas constituídas por membranas lipídicas
organizadas em bicamadas, fechadas e concêntricas, obtidas a partir de dispersões de
lípidos polares insolúveis em água. As bicamadas lipídicas estão separadas entre si por
espaços aquosos, sendo, também, aquoso o espaço interno do lipossoma. São
impermeáveis a macromoléculas, apresentando baixa permeabilidade a moléculas
carregadas.
Os lipossomas têm características que os tornam sistemas de incorporação e transporte
apropriados, tanto para substâncias solúveis em água, como para substâncias solúveis em
solventes orgânicos. As substâncias hidrofílicas são agregadas ao espaço interno aquoso
dos lipossomas e as hidrofóbicas na bicamada lipídica. As substâncias de solubilidade
intermédia apresentam problemas de estabilização, necessitando de técnicas de formulação
especiais, como por exemplo, manipulação do pH ou promoção da complexação da
substância no compartimento interno dos lipossomas. Pelo exposto, pode afirmar-se, que
salvo
raras
excepções,
é
possível
incorporar
qualquer
tipo
de
substância,
independentemente do seu peso molecular, carga eléctrica e solubilidade.
Os lipossomas são formados sobretudo por lípidos, muitos de origem natural, o que
proporciona a estes SLC baixa toxicidade, tendo, também, a possibilidade de
direccionamento específico para locais onde se pretende que exerçam a sua acção através
de marcação superficial, nomeadamente por ligação a anticorpos.
Nos sistemas matriciais o fármaco encontra-se distribuído num sistema formado por cadeias
de uma ou várias substâncias polimerizadas, hidrofílicas ou inertes, que definem o perfil de
libertação da substância activa que ocorre do exterior progredindo para o interior da matriz
de acordo com a velocidade de degradação das camadas superficiais (Lopes, et al., 2005).
A dissolução do agente activo ocorre após a “invasão” do fluido de dissolução através dos
poros da matriz polimérica, seguindo-se a difusão lenta do fármaco. O factor que limita a
velocidade de libertação do agente activo nestes sistemas é a entrada do fluido de
dissolução na matriz, que pode ser favorecida pela incorporação de agentes molhantes,
seguido de difusão e de erosão.
Ao contrário do que acontece nas matrizes inertes ou hidrofílicas, nas matrizes lipídicas ou
hidrofóbicas a libertação do fármaco é controlada pela difusão através dos poros ou pela
degradação da própria matriz, o que depende das suas características físico-químicas.
Em termos de classificação, as membranas lipídicas são, muitas vezes, incluídas na classe
das matrizes inertes, dado que, também não alteram a sua estrutura, quando em contacto
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
7
CAPÍTULO 1
com a água, e o seu mecanismo de libertação é análogo (Lopes, et al., 2005). Embora as
matrizes lipídicas sejam aparentemente uma alternativa às matrizes hidrofílicas, as primeiras
apresentam problemas de estabilidade nas condições normais de acondicionamento. Pois
os compostos lipídicos são de natureza lábil, podendo sofrer alterações ao nível da sua
estrutura física, levando ao seu endurecimento com o tempo, provocando a diminuição da
velocidade de libertação do fármaco. (Coelho, 2007).
Os sistemas matriciais apresentam inúmeras vantagens como a versatilidade, eficácia, baixo
custo e produção simples, o que faz destes sistemas os mais comummente utilizados e os
mais estudados como formas alternativas aos sistemas convencionais. Uma grande
vantagem que advém, também, da utilização destes sistemas é a incorporação de elevadas
quantidades de fármaco. Apesar da simplicidade de formulação, estes sistemas apresentam
como grande desvantagem a possível rotura brusca da matriz, ocorrendo a libertação
descontrolada do fármaco e a necessidade de intervenção cirúrgica, para retirar a matriz
após libertação completa do fármaco. No entanto, estão a ser estudadas novas formulações
para evitar a necessidade de extracção da matriz do organismo. Nomeadamente, matrizes
poliméricas biodegradáveis adequadas ao controlo da taxa de libertação do fármaco.
Os sistemas de hidrogéis são um exemplo de sistemas matriciais. Os hidrogéis são
estruturas poliméricas tridimensionais, geralmente reticuladas, altamente hidrofílicas, com
grande capacidade para absorver água (ou fluidos biológicos) sem se dissolver nela. Podem
ser quimicamente estáveis ou degradarem-se com o tempo, podendo, no limite, desintegrar-se (Almeida, 2010). A capacidade de absorção de água, que os hidrogéis, normalmente
apresentam, pode ocorrer de uma forma natural ou caso se tratem de hidrogéis inteligentes,
depende de factores externos como o pH ou a temperatura, o que facilita a adequação
destes sistemas ao meio onde vão libertar o fármaco.
Hidrogéis inteligentes são materiais poliméricos cuja característica que os diferencia dos
hidrogéis convencionais, é a de variar a sua capacidade de absorção consoante os
estímulos e necessidades do meio. Assim, a cadeia polimérica pode expandir em resposta a
mudanças no ambiente em que se encontra, nomeadamente, mudanças de temperatura,
pH, composição do solvente, força iónica do meio, entre outras.
Nos sistemas de libertação controlada constituídos por hidrogéis, o fármaco é incorporado
na matriz polimérica uniformemente e aquando o contacto da matriz hidrofílica com o meio
aquoso ocorre a sua expansão, ou seja, as cadeias poliméricas tornam-se mais flexíveis
libertando o fármaco por difusão (Figura 2).
8
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Introdução
Figura 2 – Esquema de sistemas de hidrogéis de libertação controlada de fármacos (Ferreira, 2010).
O sistema de libertação controlada de fármacos preparado e analisado neste estudo era de
origem polimérica, composto por uma matriz de hidrogéis. O agente activo foi distribuído
uniformemente na matriz polimérica hidrofílica reticulada, no estado sólido e, quando esta
entrou em contacto com um meio aquoso ocorreu a sua expansão e consequente libertação
do fármaco contido.
1.1.2
Sistemas controlados por erosão
Os sistemas controlados por erosão podem apresentar-se sob duas formas, envolvidos por
uma membrana erodível de forma controlada ou incorporando o fármaco numa matriz
erodível. A libertação do fármaco ocorre pela dissolução do polímero que compõe a
membrana ou matriz que envolvem a substância activa. O perfil de libertação do fármaco
depende fortemente da forma como se dá a erosão do polímero. Quando a substância
activa é muito solúvel, a sua libertação é controlada pelo processo de difusão, mas para
fármacos não solúveis (ou pouco solúveis) a libertação é fortemente dependente do
processo de erosão (Coelho, 2007). A Figura 3 representa o processo de difusão do
fármaco através da matriz e a libertação do fármaco pela erosão da matriz.
Figura 3 - Representação esquemática do processo de difusão versus erosão (adaptado de Barbosa,
2010).
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
9
CAPÍTULO 1
A erosão pode ser classificada como homogénea (se ocorre no interior do sistema) ou
heterogénea (se ocorre à superfície do sistema). A erosão homogénea ocorre de uma forma
aleatória e depende do volume da matriz, sendo difícil prever a velocidade a que ocorre a
difusão. Na erosão heterogénea, esse problema já não se coloca, pois a velocidade de
libertação da substância activa é proporcional à taxa de degradação do polímero, pelo que
elegendo uma geometria de superfície apropriada pode obter-se uma cinética de libertação
de ordem zero (Coelho, 2007).
1.1.3
Sistemas controlados osmoticamente
Os sistemas osmóticos são constituídos por um núcleo osmótico, no qual está contido o
fármaco, revestido por uma membrana semipermeável à água, que tem um pequeno orifício.
No interior da membrana existe uma elevada concentração de um agente osmótico, que
estimula a entrada de água através da membrana. Como consequência o volume do
compartimento aumenta, sendo o fármaco forçado a sair pelo orifício de libertação, devido
ao aumento da pressão osmótica. Na Figura 4 é exemplificado o processo descrito.
Figura 4 – Esquema da libertação controlada de fármacos por um sistema controlado osmoticamente
(adaptado de Industrial Laser Solutions).
Com a utilização destes sistemas obtêm-se taxas de libertação constantes e mais elevadas
que por difusão, podem libertar-se macromoléculas e a taxa de libertação do fármaco é
independente das propriedades do agente activo.
10
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Introdução
1.1.4
Sistemas pulsáteis
Durante os processos de terapia, nem sempre é favorável que a concentração do fármaco
se mantenha constante no organismo, pelo que existe a necessidade de criação de
sistemas cuja libertação do fármaco ocorra consoante a necessidade do organismo. Desta
necessidade, surgiram os sistemas de libertação pulsáteis, cujo modo de actuação
pressupõe a libertação de doses múltiplas em intervalos distintos e pré-definidos de acordo
com o ritmo circadiano do organismo.
Aquando a sua administração existe um período no qual se encontra inactivo, designado de
período de latência, após o qual, se pretende que o fármaco seja libertado de uma forma
periódica. Os mecanismos de acção dos sistemas pulsáteis podem suceder de forma
controlada no tempo, induzida por estímulos como a temperatura ou o pH e regulada
exteriormente por magnetismo, ultra-sons ou efeito eléctrico (Barbosa, 2010).
Os comprimidos com multicamadas são das principais aplicações destes sistemas. O
fármaco é incorporado por camadas de forma a obter várias taxas de libertação, para que a
libertação se dê de uma forma intermitente.
1.2
Aplicações biomédicas dos sistemas de libertação controlada
O uso de sistemas de libertação de fármacos tem sido muito relevante na área farmacêutica,
pois pode proporcionar alternativas terapêuticas farmacologicamente mais eficientes, e com
efeitos colaterais bastante reduzidos, a partir da reintrodução de fármacos convencionais,
muitas vezes descartados pela sua potencial toxicidade.
Uma vez que a produção de novos fármacos é altamente dispendiosa, a possibilidade de
manipular fármacos já existentes e associá-los a sistemas de libertação controlada, confere
a estes sistemas uma atenção especial dos mercados, tornando-se um tema de destaque
nas últimas décadas no sector farmacêutico, devido aos grandes benefícios terapêuticos e
às vantagens económicas.
Os sistemas de libertação controlada de fármacos começam a ser amplamente aplicados na
maioria das áreas da medicina, como a cardiologia, ginecologia, imunologia, odontologia e
oftalmologia (área de interesse deste estudo), entre outras. Estes sistemas podem ser
usados para aplicação local (intra-ocular, dérmica, intra-uterina, bucal), pelas vias
intravenosa e oral e ainda por via subcutânea sob a forma de implantes.
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
11
CAPÍTULO 1
Existem várias aplicações biomédicas destes sistemas transportadores de fármacos, tais
como, implantes subcutâneos biodegradáveis utilizados no tratamento do carcinoma da
próstata (Zoladex®,Zeneca), dispositivos intra-uterinos para contracepção (Progestasert®
IUD, Alza), implantes subdérmicos para libertação de levonorgestrel, como controlo de
fertilidade (Norplant®,Wyeth-Ayerst), sistemas transdérmicos para libertação prolongada de
nitroglicerina, para a prevenção da angina de peito (De ponit®, Schwarz; Minitran®,3M,
Nitrodic®,Searle), sistema de libertação gastrointestinal de nifedipina para o tratamento de
angina de peito e hipertensão (Procardia XL®,Pfizer), sistemas de libertação de insulina em
pacientes diabéticos, utilizando a degradação do sistema para permitir a libertação do
composto no organismo do doente, implante ocular para libertação de pilocarpina, como
controlo do glaucoma (Ocusert system®,Ciba), entre outras.
Uma vez que o sistema de libertação controlada de fármaco analisado neste estudo tinha
como objectivo a aplicação em oftalmologia, a secção seguinte foi orientada para esta área.
1.2.1
Aplicações oftalmológicas
A maioria dos fármacos utilizados em oftalmologia é aplicada topicamente, sob a forma de
gotas. Trata-se de uma terapêutica de fácil aplicação e de baixo custo. No entanto, esta via
de administração revela-se ineficaz, pois dada a baixa biodisponibilidade que apresenta
(apenas 5% do fármaco contido nas gotas aplicadas penetra na córnea e atinge os tecidos
intra-oculares) é necessária a aplicação repetida do fármaco no olho, ao longo do tempo
(Carreira, 2008). Também, quando a administração do fármaco oftalmológico se faz por via
de injecções intravenosas, a biodisponibilidade não é superior a 1 - 3%, no local de acção
desejado, a córnea (Rouxinol, 2009).
No sentido de ultrapassar as dificuldades apresentadas pelas formas farmacêuticas
convencionais, sistemas de libertação controlada de fármacos têm sido estudados para
aplicação em oftalmologia. A utilização destes sistemas, nesta área, apresenta-se como
uma opção válida, pois permite que a quantidade de fármaco libertado, continuamente,
permaneça dentro dos limites terapêuticos, aumentando o seu tempo de residência no olho,
reduzindo efeitos colaterais (como a dissipação do fármaco para a corrente sanguínea) e o
número de administrações necessárias, sendo o fármaco direccionado para o local de acção
pretendido.
As lentes de contacto impregnadas com fármaco têm sido alvo de diversos estudos e
apresentam-se como uma solução aos problemas acima mencionados, tendo sido este o
tipo de sistema seleccionado para desenvolver o presente estudo.
12
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Introdução
Relativamente ao fármaco usado neste estudo, optou-se por um fármaco da gama de
fármacos utilizados na redução de problemas de pressão intra-ocular, o maleato de timolol,
uma vez que apresenta elevada eficácia no tratamento de glaucoma.
O glaucoma é uma doença que causa danos no nervo óptico, sendo o maior factor de risco
a pressão intra-ocular. Esta doença é, normalmente, tratada com ß-bloqueadores através da
aplicação tópica de soluções oftálmicas para redução da pressão intra-ocular, como o
cloridrato de metilpropanolol, cloridrato de carteolol, betaxolol e o maleato de timolol.
1.3
Estudos efectuados com sistemas de libertação controlada de fármacos
com aplicação em oftalmologia
Os estudos da cinética de libertação de fármacos em sistemas de libertação com aplicação
oftalmológica são, frequentemente, desenvolvidos através da monitorização descontínua do
fármaco libertado em meio aquoso. O método de monitorização descontínua é usualmente
realizado com duas metodologias muito semelhantes, cuja principal diferença está na
reposição da amostra recolhida para análise, ao meio de libertação, ou na sua substituição
por meio de libertação fresco. O sistema com o fármaco incorporado é colocado num frasco
com um volume conhecido de solução de libertação, normalmente solução PBS (solução
tampão fosfato salino) ou soro fisiológico, para recriar o ambiente ocular. Para analisar a
concentração de fármaco libertado, são recolhidas, periodicamente, amostras do meio de
libertação que logo após a sua análise são repostas à solução ou são recolhidas amostras e
um volume equivalente de meio de libertação fresco é adicionado ao sistema.
Os estudos realizados e publicados por Cordeiro (2007), Rouxinol (2009) e Fonseca (2003)
tiveram como principal objectivo a preparação e validação de sistemas de libertação
controlada de fármacos, com aplicação oftalmológica. Para tal, realizaram estudos de
cinética de libertação do fármaco recorrendo às metodologias referidas.
Os métodos de monitorização descontínua da concentração de fármaco no meio de
libertação apresentam algumas desvantagens, tal como, a variação,
ainda que
momentânea, de volume, ou a variação de concentração, e a necessidade de previsão do
comportamento do sistema de libertação do fármaco entre a recolha de amostras. Para
ultrapassar tais problemas, neste trabalho, foi levado a cabo o estudo da cinética de
libertação de um fármaco num meio de libertação, onde a concentração de fármaco em
solução foi monitorizada continuamente, mantendo-se um fluxo contínuo e o volume total da
solução constante.
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
13
CAPÍTULO 1
1.4
Propriedades dos polímeros: aplicação em sistemas de libertação
controlada de fármacos
A grande maioria, dos sistemas de libertação controlada de fármacos, utilizados
actualmente, são de base polimérica. Estes biomateriais são alvo de diversos estudos,
focados na necessidade de modificar algumas propriedades que permitam o controlo do
fluxo de libertação do agente activo.
O interesse nos polímeros como veículos de fármacos prende-se com a sua facilidade de
preparação, a sua natureza elástica (semelhante à dos tecidos naturais), a grande
variabilidade de compostos obtidos por reacções de polimerização, propriedades físicas e
mecânicas, a possibilidade de modificação de superfícies, a sua biocompatibilidade e fácil
biodegradação.
A biodegradação é uma característica que torna interessante a utilização dos polímeros
nestes sistemas, pois a remoção do material após a acção terapêutica do fármaco contido,
torna-se desnecessária, uma vez que o polímero se degrada in vivo, em fragmentos
menores, que podem ser excretados pelo organismo. A degradação pode ocorrer através de
um processo biológico activo (através de enzimas), por meio passivo (como resultado de
reacções químicas) ou simplesmente pela solubilização do polímero (Almeida, 2010). É
importante que com a degradação do polímero não ocorra a formação de metabolitos
tóxicos.
Relativamente às propriedades que os polímeros devem apresentar, para que possam ser
aplicados em sistemas de libertação de fármacos, devem ter-se em atenção dois critérios:
as características químicas não devem comprometer a acção dos princípios activos e as
características físicas devem ser resistentes e reprodutíveis em cada lote (Mauro, 2007). Na
preparação de um sistema polimérico de libertação de fármacos para aplicação oftálmica,
outras qualidades devem ser consideradas, tais como, transparência, flexibilidade,
biocompatibilidade, não tóxico, permeabilidade, hidrofilicidade, lubrificação, adesão,
solubilidade e conforto para o paciente.
14
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Introdução
1.4.1
Composição das matrizes poliméricas estudadas
O sistema de libertação de fármacos utilizado neste estudo é constituído por matrizes
poliméricas, nas quais foi incorporado o fármaco. Estas foram preparadas com metacrilato
de 2-hidroxietilo (HEMA), componente maioritário, ao qual se adicionou ácido metacrílico
(MAA) ou metacrilato de metilo (MMA).
O HEMA é um hidrogel altamente hidrofílico, do grupo dos hidrogéis superabsorventes, isto
é, tem uma capacidade de absorção de água acima dos 99,5%. Estes hidrogéis podem
dividir-se em duas categorias, de acordo com o tamanho dos poros e a sua estrutura. As
diferentes porosidades que o hidrogel de composição HEMA pode apresentar, resultam do
processo de polimerização a que este é submetido. Quando o HEMA é sujeito a
polimerização em massa, ocorre a formação de um polímero rígido transparente, que
quando é imerso em água, incha tornando-se flexível. (M. Malmonge, et al., 1997).
A presença do HEMA em copolímeros favorece a biocompatibilidade dos materiais aos
quais é adicionado. Sendo um hidrogel sintético, apresenta óptimas propriedades
mecânicas, pelo que, da sua adição aos outros componentes, resulta uma matriz polimérica
com propriedades adequadas à sua aplicação como sistemas de libertação de fármacos
(Casimiro, 2008).
O ácido metacrílico (MAA) é um composto orgânico, que quando em solução se torna
incolor e viscoso. É solúvel em água e miscível na maioria dos solventes orgânicos. O MAA
é produzido industrialmente em larga escala,
como um percursor de ésteres,
nomeadamente de metacrilato de metilo (MMA) e de poli metacrilato de metilo (PMMA). A
principal aplicação deste composto é na produção destes polímeros, sendo também
utilizado, na produção de lentes de contacto.
O metacrilato de metilo (MMA) é um éster metílico proveniente do ácido metacrílico. A
principal aplicação deste composto orgânico é a produção de plásticos (PMMA). Quando em
solução, é incolor, volátil e apresenta solubilidade moderada em água.
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
15
CAPÍTULO 1
1.5
Metodologias de incorporação do fármaco em lentes oftalmológicas
Os métodos de imobilização de fármaco em lentes oftalmológicas podem ser muito variados,
existindo dois grandes grupos, os químicos e os físicos. Dos métodos químicos são
exemplo, a ligação covalente e a imobilização por interacções iónicas ou adsorção. Os
métodos de incorporação de fármaco por oclusão, absorção e encapsulamento são
exemplos de formas de imobilização física do fármaco.
A ligação covalente é um método através do qual ocorre a ligação química entre o fármaco e
os grupos funcionais do suporte. É um procedimento simples no qual as propriedades físicas
e químicas das substâncias envolvidas no processo sofrem alterações, muitas vezes,
irreversíveis.
A imobilização do fármaco por interacções iónicas caracteriza-se pelas ligações iónicas que
se obtêm entre a substância activa e material de suporte. É um método pouco utilizado, pois
envolve procedimentos de elevado controlo da temperatura, pH, polaridade e força iónica, o
que dificulta o controlo da libertação do fármaco, uma vez que este se solta com facilidade
do suporte.
O método mais simples de incorporação de fármaco é designado por absorção ou soaking e
consiste, essencialmente, em colocar as lentes de contacto numa solução de fármaco de
concentração conhecida, de modo a que as lentes absorvam a água que, por sua vez,
transporta o fármaco.
A impregnação de fármaco por oclusão consiste no aprisionamento da substância activa no
interior do polímero. Para tal, coloca-se o fármaco na mistura reaccional junto com os
monómeros, permitindo que o fármaco fique retido no interior da matriz polimérica.
O revestimento das partículas da substância activa por uma membrana denomina-se por
encapsulamento. Nestes sistemas, o fármaco encontra-se livre em solução, apenas limitado
pela membrana que o rodeia.
Neste trabalho foram utilizados métodos físicos de imobilização do fármaco, nomeadamente
a oclusão e absorção do fármaco pelo polímero.
16
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Introdução
1.6
Objectivos
Com o presente trabalho pretendeu-se:
(i)
Implementar uma metodologia experimental para determinação da concentração
de fármaco no meio de libertação, mantendo um fluxo contínuo do meio a
analisar, em circuito fechado, que passasse através de uma cuvete localizada no
espectrofotómetro.
(ii)
Monitorizar continuamente a concentração de fármaco em solução durante a sua
libertação da matriz polimérica, mantendo o volume total da solução constante.
(iii)
Comparar a metodologia experimental implementada com a metodologia
geralmente usada, onde a monitorização da concentração do fármaco em
solução é descontínua.
(iv)
Preparar sistemas de libertação controlada de fármacos por diferentes métodos
de incorporação do princípio activo, com aplicação oftalmológica.
(v)
1.7
Estudar a cinética de libertação do princípio activo (o maleato de timolol).
Organização da tese
A tese organiza-se em quatro capítulos onde se enquadra e descreve o trabalho
desenvolvido.
No Capítulo 2 é descrito o processo em estudo, são enumerados os reagentes e principais
equipamentos utilizados na preparação das matrizes poliméricas e no processo de
monitorização da concentração de fármaco libertado. As metodologias adoptadas no estudo
da libertação do maleato de timolol de lentes de contacto são pormenorizadamente
descritas.
No Capítulo 3 são apresentados os resultados obtidos do estudo da cinética de libertação do
fármaco. Este capítulo foi organizado tendo por base as diferentes composições de matrizes
poliméricas estudadas, seguindo-se o processo de incorporação do fármaco e finalmente os
diversos métodos de monitorização da concentração do fármaco libertado.
No Capítulo 4 são apresentadas as conclusões obtidas do estudo realizado e enumerados
alguns aspectos para trabalhos a desenvolver no futuro.
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
17
18
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
CAPÍTULO 2
PROCESSO, FÁRMACO E METODOLOGIAS
CAPÍTULO 2
2
PROCESSO, FÁRMACO E METODOLOGIAS
Neste capítulo são enumerados os reagentes e principais equipamentos utilizados no
processo de produção dos hidrogéis, concretamente, nas lentes poliméricas empregadas
neste estudo, assim como, no processo de monitorização da libertação de fármaco das
mesmas. Também neste capítulo são referidas as principais características do fármaco
escolhido, o maleato de timolol, e as metodologias aplicadas em todos os estágios desta
investigação.
2.1
Processo
Nesta secção são contemplados os reagentes e equipamentos utilizados durante todo o
processo, desde a preparação das lentes poliméricas até aos ensaios de libertação do
fármaco.
Na formulação das membranas sólidas usadas no estudo de libertação controlada do
fármaco, foram utilizadas duas composições. O polímero usado em maior quantidade é o
metacrilato de 2-hidroxietilo (HEMA), ao qual se adiciona, numa formulação, o ácido
metacrílico (MAA) e, na outra, metacrilato de metilo (MMA). Para promover a reacção de
polimerização, foi adicionado dimetacrilato de etilenoglicol (EGDMA) como reticulante e
azobisisobutironitrilo (AIBN) como iniciador da reacção de polimerização por adição.
O estudo de libertação do fármaco foi levado a cabo usando uma solução de NaCl 0,9%
(m/v), com pH 6,56 ± 0,31, como meio de libertação. Esta é a composição típica do soro
fisiológico, que se aproxima às características da lágrima do olho humano, local de
aplicação do objecto deste estudo.
Para apurar se o espectro de absorvâncias do soro fisiológico interferiria com o
correspondente ao maleato de timolol e, portanto, com a determinação da concentração de
fármaco libertado, foi feita uma determinação do espectro da solução de NaCl. Para tal, foi
preparada a solução de NaCl a 0,9% (m/v) e foram registadas, através do computador
acoplado ao espectrofotómetro (Unicam Helios Gamma & Delta), as absorvâncias
correspondentes a cada comprimento de onda na gama de radiação ultravioleta (entre 200 e
400 nm). O espectro foi realizado para tais comprimentos de onda, pois como se apresenta
na secção seguinte, o comprimento de onda de absorvância máximo do fármaco encontra-se nesta gama de radiação.
20
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Processo, Fármaco e Metodologias
Na Figura 5 encontra-se a representação do espectro obtido com a solução de NaCl.
2,0
Absorvância
1,5
1,0
0,5
0,0
200
250
300
350
400
λ (nm)
Figura 5 – Espectro de absorvância da solução de NaCl a 0,9% (m/v).
Pela visualização do gráfico da Figura 5, é evidente que, a absorvância do soro fisiológico
na gama de comprimentos de onda considerada, não é relevante (correspondendo em
média a uma absorvância de 0,06), não interferindo de forma significativa na determinação
da concentração do fármaco durante o estudo de libertação.
2.1.1
Reagentes e equipamentos
As membranas poliméricas foram preparadas em dois estágios distintos, isto é, prepararam-se inicialmente as membranas com ácido metacrílico, MAA, e posteriormente as
membranas com metacrilato de metilo, MMA, sendo que os reagentes comuns às duas
formulações não pertenciam ao mesmo lote. Na Tabela 1, são enumerados todos os
reagentes utilizados na preparação das membranas poliméricas e no meio de libertação do
fármaco.
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
21
CAPÍTULO 2
Tabela 1 – Reagentes utilizados na preparação das membranas poliméricas e no meio de libertação.
Reagente
Grau de Pureza
Peso Molecular
Fabricante
NaCl
99,5%
58,44
Panreac
AIBN (iniciador)
> 98,0%
164,21
Iluka
HEMA e
MAA
maleato de timolol
432,50
Cambrex
EGDMA (reticulante)
98,0%
198,22
s/ ref.
HEMA
97,0%
130,14
MAA
99,0%
86,09
HEMA e
MMA
maleato de timolol
Sigma Aldrich
TM
Merck
432,50
Sigma Aldrich
TM
EGDMA (reticulante)
98,0%
198,22
Acrós Organics
HEMA
97,0%
130,14
Acrós Organics
MMA
99,0%
100,12
Acrós Organics
Seguidamente são apresentados os equipamentos, de maior relevo, utilizados neste
trabalho, desde a concepção das lentes poliméricas até aos ensaios de libertação do
fármaco.
Tabela 2 – Equipamentos utilizados na preparação das lentes poliméricas e nos ensaios de libertação do
fármaco.
Equipamento
Marca
Modelo
Balança
Mettler Toledo
Vaporizador
Celta Germany
AG204
GS101
Craveira digital
HELIOS
Espectrofotómetro
Spectronic Unicam
Bomba Peristáltica
Ismatec SA
± 0,1 mg
± 0,01 mm
21001043 (150 mm)
Unicam Helios Gamma &
± 0,001
Delta
ISM054 A
Termómetro
G105 DIN
12785 1h/G7-h
Banho Termostatizado
ISCO
GTR 190
Placa de Agitação Magnética
IKA Labortechnik
RH
2.2
Precisão
± 0,5 °C
Fármaco – Maleato de timolol
Como referido ao longo do Capítulo 1, o maleato de timolol foi o fármaco seleccionado para
este estudo. É um medicamento oftálmico de aplicação tópica, usado como agente
bloqueador dos receptores ß-adrenérgicos, para redução da pressão intra-ocular. A fórmula
molecular do maleato de timolol é a seguinte:
C13H24N4O3S•C4H4O4
22
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Processo, Fármaco e Metodologias
A
molécula
de
maleato
de
(S)-1-tert-butilamino-3-(4-morfolino-1,2,5-tiadiazol-3-iloxi)
propano-2-ol possui um átomo de carbono assimétrico, sendo a sua estrutura molecular a
seguidamente apresentada na Figura 6.
Figura 6 – Estrutura molecular do maleato de timolol.
A formulação terapêutica deste fármaco apresenta-se sob a forma particulada (pó) de cor
branca, inodoro e solúvel em água, metanol e etanol. É um fármaco estável à temperatura
ambiente. A concentração de timolol na solução aplicada não deve exceder os 0,5%, o que
corresponde a uma gota da solução com cerca de 0,2 mg de maleato de timolol, em cada
administração, sendo aconselhada a utilização de duas vezes diárias (MERCK SHARP &
DOHME DE MÉXICO, S. A. de C. V.).
Quando em solução, o maleato de timolol, é susceptível de ser quantificado, por exemplo,
por espectrofotometria de absorção, método utilizado neste estudo. Este método permite
determinar a concentração de fármaco em solução aquosa, pois existe uma relação directa
entre o número de moléculas de fármaco presentes em solução e a sua absorvância. O
método de espectroscopia de absorção baseia-se na lei de Beer-Lambert. Esta lei traduz a
relação entre a absorvância (quantidade de luz absorvida) de uma solução e a sua
concentração, quando atravessada por um feixe de luz. A quantidade de radiação absorvida
é tanto maior quanto mais concentrada for a solução por ela atravessada.
Assim, para um λ (comprimento de onda) fixo, pela Lei de Beer-Lambert vem:
(2)
Sendo
molar,
a absorvância,
a luz incidente,
a luz transmitida,
o coeficiente de extinção
a concentração da substância e a distância percorrida pelo feixe luminoso através
da amostra. Como
é uma medida do poder de absorção do composto, este é constante
para uma dada solução. Sendo também constante o comprimento da cuvete, a absorvância,
para um determinado comprimento de onda λ, é directamente proporcional à concentração
da solução contida na cuvete.
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
23
CAPÍTULO 2
2.2.1
Determinação do comprimento de onda máximo
Tal como já foi referido, o estudo da cinética de libertação do maleato de timolol foi realizado
numa solução de NaCl a 0,9% (m/v), composição característica do soro fisiológico, sendo a
concentração de fármaco no meio de libertação determinada por espectrofotometria UV/Vis.
Para isso, foi necessário obter um espectro de absorvâncias do fármaco utilizado nos
ensaios, com o objectivo de se identificar o comprimento de onda para o qual a absorvância
é máxima, designado por comprimento de onda máximo (λmáx).
É relevante referir que, como a preparação das membranas poliméricas ocorreu em dois
estágios, o fármaco utilizado não teve a mesma proveniência. Foi utilizado maleato de
timolol fornecido pelos laboratórios Cambrex na preparação das lentes cuja composição
integra HEMA e MAA com fármaco ocluso e em todos os ensaios realizados com lentes com
esta formulação. Maleato de timolol proveniente dos laboratórios Sigma AldrichTM foi usado
na preparação das lentes oclusas, com composição HEMA e MMA, e em todos os ensaios
em que foram usadas lentes com esta formulação. Foi também utilizado este segundo
fármaco, na incorporação de maleato de timolol por absorção nas lentes com composição
HEMA e MAA que foram usadas no estudo com monitorização descontínua, da
concentração de fármaco, que será descrito na secção 2.3.5.2.
A diferença substancial entre o maleato de timolol proveniente dos laboratórios Cambrex ou
Sigma AldrichTM encontra-se no facto de o primeiro estar fora do prazo de validade,
podendo, por isso, ter sofrido algumas alterações das suas características.
Nas Figura 7 e 8, abaixo apresentadas, são reproduzidos os espectros de absorvância
efectuados para determinação dos comprimentos de onda máximos, correspondentes a
cada um dos fármacos utilizados neste estudo. Como referido, a importância desta
determinação, prende-se com o facto de neste estudo se pretender monitorizar a libertação
de fármaco a partir de lentes.
Para obter os espectros de absorvância foi preparada uma solução de fármaco de
concentração 0,1 mg/mL, a qual foi colocada numa cuvete no espectrofotómetro, e foi
registado através de um computador conectado a este, a absorvância correspondente a
cada comprimento de onda entre os 200 e os 400 nm.
24
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Processo, Fármaco e Metodologias
λmáx = 292 nm
3,0
Absorvância
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
200
250
300
350
400
λ (nm)
Figura 7 – Espectro de absorvância obtido com uma solução de maleato de timolol proveniente dos
laboratórios Cambrex.
λmáx = 293 nm
3,0
Absorvância
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
200
250
300
350
400
λ (nm)
Figura 8 – Espectro de absorvância obtido com uma solução de maleato de timolol proveniente dos
TM
laboratórios Sigma Aldrich .
Na Figura 7 é bem visível a existência de um pico de absorvância máximo, obtido com uma
solução de maleato de timolol proveniente dos laboratórios Cambrex. Trata-se de um pico
bem delineado e cujo comprimento de onda é 292 nm, correspondente a uma absorvância
de 1,897. É a este comprimento de onda, que serão analisadas as amostras recolhidas do
meio de libertação durante os ensaios de libertação de fármaco, nos quais é este o fármaco
empregado.
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
25
CAPÍTULO 2
Na Figura 8 é, também, claramente observado um pico de absorvância máximo, sendo este
obtido com uma solução de fármaco proveniente dos laboratórios Sigma AldrichTM. O
comprimento de onda deste pico de absorvância é 293 nm e o valor da absorvância é 2,103.
Será, então, a este comprimento de onda que serão lidas as absorvâncias das amostras
recolhidas durante os estudos de libertação de fármaco, nos ensaios em que é este o
fármaco utilizado.
2.2.2
Curvas de Calibração
Para poder converter os valores de absorvância, registados para as amostras recolhidas
durante o estudo de libertação do maleato de timolol, em concentração de fármaco, é
necessário recorrer a uma curva de calibração. Para a elaboração da curva de calibração,
prepararam-se algumas soluções de fármaco em soro fisiológico, com concentrações
conhecidas, e mediram-se as respectivas absorvâncias.
Tal como foi referido anteriormente, o maleato de timolol usado nas experiências teve
diferentes proveniências, pelo que foram obtidas duas curvas de calibração, uma para cada
um dos fármacos utilizados.
Na Tabela 3 são apresentadas as concentrações das soluções utilizadas na obtenção da
curva de calibração, para o maleato de timolol proveniente dos laboratórios Cambrex, assim
como as respectivas absorvâncias obtidas a λmáx de 292nm. Os valores associados à
concentração traduzem a incerteza combinada na determinação da mesma, com um nível
de confiança de aproximadamente igual a 95%. Esta foi calculada com base na incerteza
associada à diluição de uma solução (IPAC, 2007).
26
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Processo, Fármaco e Metodologias
Tabela 3 – Concentração de maleato de timolol nas soluções preparadas, para a obtenção da curva de
calibração do fármaco proveniente dos laboratórios Cambrex, e respectivas absorvâncias.
Absorvância
Concentração
(mg/mL)
0,0005 ± 0,0001
λ = 292 nm
0,007
0,0010 ± 0,0001
0,018
0,0020 ± 0,0001
0,040
0,0040 ± 0,0001
0,077
0,0060 ± 0,0001
0,112
0,0080 ± 0,0001
0,151
0,0100 ± 0,0002
0,185
0,0300 ± 0,0005
0,574
0,0500 ± 0,0006
0,957
0,0700 ± 0,0007
1,336
A curva de calibração do maleato de timolol foi obtida pelo método dos mínimos quadrados,
que é um método de optimização matemática. O seu objectivo é ajustar uma curva a um
conjunto de dados obtidos experimentalmente, minimizando a soma dos quadrados das
diferenças entre o valor estimado e os dados observados, sendo essa diferença designada
por resíduo.
A curva de calibração obtida para o maleato de timolol proveniente dos laboratórios
Cambrex, apresenta um comportamento linear na gama de concentrações usada e pode ser
traduzida pela seguinte equação:
(
Na equação (3),
)
(
)
(3)
representa a absorvância obtida para uma solução de concentração
em
mg/mL. São, também, apresentados os erros inerentes à determinação da curva de
calibração, ou seja, as incertezas associadas à determinação do declive e da ordenada na
origem, da recta obtida, cujo método de cálculo está apresentado em anexo (ver Anexo
C.2).
Na Figura 9 está representada a curva de calibração do maleato de timolol proveniente dos
laboratórios Cambrex, onde associado aos pontos experimentais estão as barras de erro
correspondentes às incertezas das concentrações das soluções preparadas.
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
27
CAPÍTULO 2
1,4
1,2
Absorvância
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
y = 19,124x - 0,001
R² = 1
0,0
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
Concentração (mg/mL)
Figura 9 – Curva de calibração do maleato de timolol (Cambrex) obtida a λmáx de 292 nm.
Tal como foi descrito para a determinação da curva de calibração do fármaco proveniente
dos laboratórios Cambrex, procedimentos semelhantes foram levados a cabo, na
determinação da curva de calibração do maleato de timolol proveniente dos laboratórios
Sigma AldrichTM.
Na Tabela 4 são apresentadas as concentrações das soluções preparadas para a
determinação da curva de calibração, para o maleato de timolol proveniente dos laboratórios
Sigma AldrichTM, assim como as respectivas absorvâncias, obtidas a λmáx de 293 nm.
Os padrões apresentados foram obtidos a partir de uma solução mãe, cujas diluições foram
preparadas utilizando NaCl a 0,9% (m/v) como solvente.
Tabela 4 – Concentração de maleato de timolol nas soluções preparadas, para a obtenção da curva de
TM
calibração do fármaco proveniente dos laboratórios Sigma Aldrich , e respectivas absorvâncias.
28
Concentração
(mg/mL)
Absorvância
0,0005 ± 0,0001
0,018
0,0010 ± 0,0001
0,031
0,0020 ± 0,0001
0,053
0,0040 ± 0,0001
0,098
0,0060 ± 0,0001
0,138
0,0080 ± 0,0001
0,181
0,0100 ± 0,0002
0,227
0,0200 ± 0,0005
0,446
0,0300 ± 0,0005
0,655
0,0400 ± 0,0005
0,877
0,0500 ± 0,0006
1,088
λ = 293 nm
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Processo, Fármaco e Metodologias
Da mesma forma que na Tabela 3, os valores associados à concentração traduzem a
incerteza combinada na sua determinação, com um nível de confiança de aproximadamente
igual a 95%, sendo determinada com base na incerteza associada à diluição de uma
solução (IPAC, 2007).
A curva de calibração do maleato de timolol proveniente dos laboratórios Sigma AldrichTM
pode ser traduzida pela seguinte equação:
(
)
(
)
(4)
Também a curva de calibração representada pela equação (4) foi obtida pelo método dos
mínimos quadrados, ajustando uma recta aos pontos obtidos experimentalmente pela
medição das absorvâncias ( ), correspondentes à concentração ( ), em mg/mL, de cada
uma das soluções preparadas, para obtenção da curva de calibração. Os factores
representados na equação, associados ao declive e à ordenada na origem, representam o
erro inerente à determinação de cada uma das grandezas.
Na Figura 10 está representada a curva de calibração do maleato de timolol proveniente dos
laboratórios Sigma AldrichTM.
1,2
1,0
Absorvância
0,8
0,6
0,4
0,2
y = 21,655x + 0,008
R² = 0,999
0,0
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
Concentração (mg/mL)
TM
Figura 10 – Curva de calibração do maleato de timolol (Sigma Aldrich ) obtida a λmáx de 293 nm.
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
29
CAPÍTULO 2
2.3
Metodologias
Nesta secção são descritos todos os procedimentos utilizados na preparação das
membranas poliméricas, assim como os métodos de incorporação de fármaco nas mesmas.
São também enunciados os métodos empregados no estudo de algumas características
físicas das lentes poliméricas e no estudo de verificação da degradação do fármaco.
Finalmente descrever-se-ão as diferentes metodologias usadas para monitorizar o processo
de libertação do fármaco a partir de lentes de contacto.
2.3.1
Preparação das membranas poliméricas
Na preparação das membranas poliméricas foram pesadas as quantidades correspondentes
de HEMA, MAA (ou MMA), AIBN (iniciador) e EGDMA (reticulante), de forma a obter uma
membrana com a composição apresentada na Tabela 5.
Tabela 5 – Composição das membranas poliméricas preparadas para utilização no estudo de libertação
de um fármaco.
HEMA
97% (% massa)
MMA ou MAA
3% (% massa)
AIBN
0,25% (% molar)
EGDMA
0,50% (% molar)
A composição das membranas preparadas a partir de HEMA e MAA é idêntica à
composição das lentes de contacto comerciais Etafilcon A, produzidas por Vistakon do
grupo Johnson & Johnson.
Caso os reagentes tenham sido estabilizados aquando o seu armazenamento, é
necessário proceder-se à sua purificação. Para tal, recorre-se a um filtro composto por
lã de vidro, alumina e algodão, e faz-se passar o reagente pelo filtro, obtendo-se assim
o reagente purificado.
Após a pesagem das quantidades necessárias de cada um dos componentes, estes foram
colocados num gobelé, e foi promovida a agitação com o auxílio de um agitador magnético e
uma placa de agitação, até se obter uma mistura homogénea.
Entretanto, foram preparados os moldes para as membranas poliméricas, constituídos por
duas placas de vidro (forradas com acetato), com cerca de (10 x 15) cm, e uma membrana
30
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Processo, Fármaco e Metodologias
de silicone com 0,5 mm de espessura. Limparam-se convenientemente as superfícies do
vidro que estarão em contacto com o polímero e colocou-se a membrana de silicone numa
das superfícies de uma das placas do molde. A aderência entre o molde e a membrana de
silicone deve ser perfeita, pois é esta membrana que serve de vedante e define a espessura
da membrana polimérica. Seguidamente, cobriu-se com a outra placa de vidro, forrada
também com acetato, e comprimiu-se para que não existissem fugas da mistura líquida de
polímero.
Com o auxílio de uma seringa de agulha fina, injectou-se a solução do polímero no interior
do molde preparado, como está ilustrado na Figura 11. É importante referir que a quantidade
de solução polimérica preparada (10 g para ambas as formulações, HEMA e MAA, HEMA e
MMA) foi distribuída por dois moldes como o apresentado na Figura 11.
(4)
(1)
(1) Placas de vidro
(2) Membrana de silicone
(3) Volume livre para injecção
(5)
(2)
da solução de polímero
(4) Seringa de agulha fina
(5) Solução polimérica
(3)
Figura 11 – Esquema do molde usado na preparação das membranas poliméricas.
Depois de injectar o polímero no molde, este foi colocado numa estufa a 60°C, durante
24 horas. Após esse período de tempo na estufa, as membranas poliméricas foram retiradas
dos moldes, sendo posteriormente humedecidas com o auxílio de um vaporizador, durante
cerca de 30 minutos, para que ficassem maleáveis e fosse possível efectuar o seu corte. As
membranas foram cortadas recorrendo a um objecto cortante, que permitisse definir a forma
e tamanho das lentes pretendidas. No estudo realizado, as membranas foram cortadas em
pequenos discos com cerca de 17 cm, que constituíram as lentes.
Posteriormente as lentes foram colocadas novamente na estufa a 60°C para remover a
humidade, durante aproximadamente 4 horas. Por fim, foram armazenadas num exsicador
para que estas mantivessem a sua humidade até serem usadas no estudo da cinética de
libertação do fármaco. É relevante referir que, antes de se colocarem as lentes no exsicador,
foram efectuadas as pesagens de cada lente individualmente e foram realizadas medidas de
diâmetro e espessura de cada uma, com o auxílio de uma craveira (valores apresentados no
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
31
CAPÍTULO 2
anexo A.2). Na Tabela 6 estão indicados os valores médios das massas das lentes obtidas,
assim como o valor médio do diâmetro e espessura, para cada uma das formulações
usadas neste estudo. Associada a cada uma das grandezas encontra-se a incerteza relativa
à determinação das mesmas, obtida pelo desvio padrão das medições efectuadas.
Tabela 6 – Massas e dimensões das lentes preparadas para o estudo de libertação de um fármaco.
2.3.2
Lentes
HEMA e MAA
HEMA e MMA
Massa (mg)
137,2 ± 7,5
134,3 ± 9,8
Diâmetro (mm)
16,86 ± 0,27
16,96 ± 0,44
Espessura (mm)
0,52 ± 0,03
0,49 ± 0,03
Estudo da capacidade de absorção de água das lentes
O estudo levado a cabo para determinar algumas características associadas às lentes
poliméricas teve como objectivo avaliar a sua capacidade de absorção de água (ou swelling,
do inglês), isto é, a capacidade que as lentes possuem de absorver água sem que se
dissolvam nesta.
A capacidade de absorção de água é avaliada através do aumento da massa das lentes.
Para isso, estas foram colocadas em soro fisiológico, à temperatura ambiente, e em
períodos de tempo pré-estabelecidos foram pesadas. Ao fim de algum tempo atingiu-se o
equilíbrio, sendo a massa das lentes constante, o que possibilitou a determinação da
capacidade de absorção de água. Algumas propriedades características dos polímeros que
constituem as lentes, tais como o seu grau de hidrofilicidade e o grau de reticulação
polimérica podem condicionar a percentagem de água absorvida.
Para o ensaio da capacidade de absorção de água, foram utilizadas algumas lentes com
composição HEMA e MAA e, também, HEMA e MMA. Estas foram mergulhadas em frascos
com 5 mL de soro fisiológico. Após 48 horas, foram pesadas para percepção da evolução da
massa e, por fim, após 168 horas (7 dias) o ensaio terminou, garantindo-se que estas
tinham atingido o equilíbrio e que não ocorreriam variações na sua massa. Sempre que se
procedeu à pesagem das lentes, estas foram retiradas dos frascos e as gotículas de água
na sua superfície foram removidas com papel absorvente. Após esse procedimento foram,
então, pesadas para posterior determinação do swelling a partir da equação (5). Este ensaio
foi realizado à temperatura de aproximadamente 25 °C.
32
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Processo, Fármaco e Metodologias
(5)
Na equação (5),
representa a massa da lente após a absorção de água, quando
este valor permanece constante, e
representa a massa da lente seca, antes de se
iniciar o processo de hidratação.
Como referido anteriormente, a hidrofilicidade e o grau de reticulação são alguns dos
factores que podem influenciar de forma significativa a capacidade de absorção de água por
parte dos materiais poliméricos. Para avaliar essa capacidade, foram mergulhadas,
individualmente, 5 lentes poliméricas, de cada uma das composições preparadas, em soro
fisiológico. A massa das lentes, ao longo do tempo, assim como a capacidade de absorção,
calculada através da equação (5), são seguidamente apresentadas nas Tabela 7 e Tabela 8.
Associada aos valores da percentagem de absorção de água pelas lentes, encontra-se a
incerteza combinada, usando um factor de expansão igual a 2, que permite associar o
resultado a um grau de confiança de aproximadamente 95% (IPAC, 2007).
Tabela 7 – Evolução da massa das lentes poliméricas com composição HEMA e MAA e da sua
capacidade de absorção de água.
Ensaio
0h
48 h
168 h
massa (mg)
massa (mg)
% absorção
massa (mg)
% absorção
1
145,4
191,1
31,43 ± 0,05
191,2
31,50 ± 0,05
2
127,2
169,7
33,41 ± 0,06
170,1
33,73 ± 0,06
3
139,2
181,9
30,68 ± 0,05
183,8
32,04 ± 0,05
4
147,8
197,7
33,76 ± 0,05
198,4
34,24 ± 0,05
5
147,8
198,4
34,24 ± 0,05
198,4
34,24 ± 0,05
Tabela 8 – Evolução da massa das lentes poliméricas com composição HEMA e MMA e da sua
capacidade de absorção de água.
Ensaio
0h
48 h
168 h
massa (mg)
massa (mg)
% absorção
massa (mg)
% absorção
1
139,7
185,9
33,07 ± 0,05
185,2
32,57 ± 0,05
2
148,6
198,2
33,38 ± 0,05
198,2
33,38 ± 0,05
3
152,5
203,6
33,51 ± 0,05
204,9
34,36 ± 0,05
4
140,9
176,4
25,20 ± 0,04
175,6
24,63 ± 0,04
5
136,8
171,7
25,51 ± 0,04
171,2
25,15 ± 0,04
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
33
CAPÍTULO 2
Observando os valores presentes nas Tabela 7 e Tabela 8, verifica-se inequivocamente, que
ocorreu um aumento do valor da massa de todas as lentes, ao fim de 48 horas imersas no
soro fisiológico. No período seguinte, das 48 horas até às 168 horas, existe, na maioria dos
casos, um ligeiro aumento do valor da massa das lentes. Contudo, em algumas lentes com
composição HEMA e MMA a massa diminui ligeiramente.
Sendo HEMA o componente maioritário da composição das lentes poliméricas, é o que mais
influencia a capacidade de absorção. Este componente é altamente hidrofílico, sendo-lhe
muitas vezes atribuída a designação de superabsorvente, isto é, um componente polimérico
cuja capacidade de absorção de água se encontra acima dos 99,5% (Ferreira, 2008).
No entanto, este componente quando associado a MMA ou a MAA, mesmo que em
pequenas quantidades (3% em massa), não alcançou mais que 35% de capacidade de
absorção.
O MAA é uma substância hidrofílica que tem na sua estrutura um grupo funcional OH,
enquanto o MMA é um composto ligeiramente hidrofóbico, apresentando um grupo funcional
constituído por CH3; as estruturas moleculares do MMA e MAA estão representadas na
Figura 13 e Figura 12, respectivamente. As características referidas também são
notoriamente identificadas quando é comparada a solubilidade destes dois compostos em
água, sendo de 98 g/L e 15,9 g/L para o MAA e MMA, respectivamente (dados fornecidos
pelos fabricantes).
Ora, seria então de esperar que a capacidade de absorção em todas as lentes com MAA na
sua composição fosse superior à verificada para as lentes com MMA na sua formulação,
mas tal não aconteceu. Percentagens de absorção de água entre 31,50 - 34,24%, foram
obtidas com as lentes com MAA, e entre 24,63 – 34,36% para as lentes com MMA.
Figura 13 – Estrutura molecular do
Figura 12 – Estrutura molecular do
ácido metacrílico (MAA).
metacrilato de metilo (MMA).
Os polímeros reticulados possuem capacidade para absorver água, sem que se dissolvam
nela (Ferreira, 2010), sendo o grau de reticulação um parâmetro que interfere
significativamente na capacidade de absorção. Quanto maior a quantidade de reticulante
34
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Processo, Fármaco e Metodologias
adicionada, maior a interacção entre os locais de ligação das cadeias poliméricas, tornando-se o polímero mais compacto e com maior resistência à entrada de água (Fonseca, 2003).
No entanto, sendo a quantidade de reticulante adicionada sensivelmente a mesma na
preparação das membranas poliméricas, este não contribui significativamente para a
diferença obtida na percentagem de absorção de água para as duas formulações.
2.3.3
Incorporação do fármaco nas lentes
Seguidamente são descritos os dois procedimentos usados para incorporar o fármaco nas
lentes: oclusão e absorção (soaking).
2.3.3.1
Oclusão
O método de impregnação do fármaco por oclusão consiste em adicionar o fármaco na
mistura reaccional junto com os monómeros, permitindo que o fármaco fique retido no
interior da matriz polimérica. O procedimento usado é descrito seguidamente.
Aquando da mistura dos reagentes constituintes da membrana polimérica (ver secção
2.3.1), adicionou-se uma quantidade adequada de fármaco (20,7 mg na formulação com
HEMA e MAA e 10,0 mg na formulação de HEMA e MMA, pois as quantidades totais
preparadas eram diferentes e correspondentes a aproximadamente 2 mg/mL), no estado
sólido, e agitou-se toda a mistura até ficar homogénea. Posteriormente, a solução polimérica
foi injectada nos moldes que foram depois colocados na estufa para obtenção das
membranas poliméricas. Por fim, as membranas foram cortadas, dando origem às lentes
com o maleato de timolol incorporado por oclusão. Na Tabela 9 são apresentados os valores
médios, da massa, diâmetro e espessura das lentes, com o fármaco incorporado pelo
método descrito.
Para determinar a massa, em média, de maleato de timolol presente em cada lente, foi
necessário pesar todas as lentes, de cada membrana, individualmente. Foi determinada a
massa, média, das lentes, e calculada a massa de fármaco, que cada lente teria,
incorporada, sendo (0,435 ± 0,013) mg, em lentes de HEMA e MAA, e (0,315 ± 0,021) mg,
em lentes de HEMA e MMA. O cálculo deste valor é apresentado em anexo (Anexo A.3).
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
35
CAPÍTULO 2
Tabela 9 – Massas e dimensões das lentes preparadas para o estudo de libertação de um fármaco
incorporado por oclusão.
Lentes
HEMA e MAA
HEMA e MMA
Massa (mg)
151,1 ± 5,4
127,8 ± 10,5
Diâmetro (mm)
17,28 ± 0,27
17,12 ± 0,45
Espessura (mm)
0,53 ± 0,04
0,47 ± 0,03
2.3.3.2 Absorção (Soaking)
Um dos métodos mais simples de incorporação de fármaco em lentes é o método de
soaking, ou absorção. Este método consiste em colocar as lentes numa solução aquosa
com uma concentração conhecida de fármaco, de forma a que as lentes absorvam a água
que, por sua vez, transporta o fármaco. Para incorporação do fármaco nas lentes por
soaking, foram colocadas oito lentes, de cada uma das composições estudadas, secas,
numa solução de fármaco de concentração conhecida, durante um determinado período de
tempo predefinido. Assim, as lentes poliméricas obtidas usando o procedimento descrito na
secção 2.3.1, foram mergulhadas, individualmente, em 5 mL de uma solução de maleato de
timolol com uma concentração de 1 mg/mL. A partir desse momento iniciou-se o processo
de incorporação do maleato de timolol por soaking, que teve uma duração de 168 horas
(7 dias). O tempo foi definido de forma a garantir uma distribuição uniforme do fármaco no
interior da lente e para permitir que esta absorvesse a quantidade máxima possível de
fármaco.
Para determinar a massa de fármaco absorvida pelas lentes, procedeu-se do seguinte
modo. Quarenta e oito horas após as lentes terem sido mergulhadas na solução
concentrada de fármaco retirou-se uma pequena amostra de 0,5 mL da solução que foi
diluída (1:50) e, por espectrofotometria, foi determinada a concentração de maleato de
timolol. Depois, tendo em conta o volume total da solução em que a lente tinha sido
mergulhada, a concentração foi convertida, em massa de fármaco. Por diferença entre a
massa de fármaco na solução inicial, onde as lentes foram mergulhadas, e na amostra
agora recolhida, determinou-se a massa de fármaco absorvida pela lente. O mesmo
procedimento foi usado para uma amostra recolhida ao fim de 168 h e foi, então,
determinada a massa de fármaco máxima absorvida pela lente. No cálculo da massa de
fármaco absorvido foi tida em consideração a variação de volume da solução.
Foi também, realizado um ensaio, em simultâneo, com uma lente “branca” (lentes sem
fármaco incorporado), de cada uma das diferentes composições, em 5 mL de solução de
NaCl 0,9% (m/v), durante as mesmas 168 horas. Ao fim desse período de tempo foi medida
a absorvância. Valor que foi subtraído, ao valor das absorvâncias obtidas nas amostragens
36
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Processo, Fármaco e Metodologias
da solução, na qual são mergulhadas as lentes para absorção do fármaco. E através dos
quais, se determina a concentração de fármaco presente na solução. Este ensaio foi
realizado para que as leituras da absorvância da solução de maleato de timolol, não fossem
afectadas pela possível existência de componentes libertados da superfície das lentes
(como por exemplo, monómeros não reagidos).
Na Tabela 10 e 11, são apresentados os valores da concentração de maleato de timolol na
solução onde foram mergulhadas as lentes de HEMA e MAA para incorporação do fármaco
por absorção, os valores correspondentes de massa de fármaco em solução a cada
momento de amostragem, assim como a massa de fármaco incorporada na lente.
Associados aos valores de concentração e massa apresentados nas Tabela 10 e Tabela 11,
estão as incertezas combinadas de cada um dos parâmetros, que foram obtidas, de acordo
com os procedimentos descritos em IPAC (2007). As incertezas apresentadas são
expandidas, calculadas com um factor de expansão igual a 2, permitindo, assim, associar o
resultado a um grau de confiança de aproximadamente 95%.
Os ensaios 1 a 5 correspondem à incorporação de fármaco nas lentes usadas no estudo
com monitorização contínua da libertação de fármaco e nos ensaios 6 a 8, estão envolvidas
as lentes que foram utilizadas nas experiências com monitorização descontínua da
libertação de fármaco, estudos descritos nas secções seguintes, 2.3.5.1 e 2.3.5.2,
respectivamente.
Tabela 10 – Variação da concentração de maleato de timolol na solução onde são mergulhadas as lentes
de HEMA e MAA para incorporação do fármaco por absorção.
Ensaio
0h
Concentração de fármaco na solução (mg/mL)
48 h
168 h
1
1,079 ± 0,014
1,007 ± 0,014
0,987 ± 0,014
2
1,055 ± 0,014
0,991 ± 0,014
0,972 ± 0,014
3
1,094 ± 0,015
1,004 ± 0,014
0,996 ± 0,014
4
1,097 ± 0,014
0,992 ± 0,014
0,992 ± 0,014
5
1,085 ± 0,014
1,024 ± 0,014
0,983 ± 0,014
6
0,913 ± 0,012
0,859 ± 0,012
0,846 ± 0,012
7
0,937 ± 0,012
0,877 ± 0,012
0,845 ± 0,012
8
0,902 ± 0,012
0,851 ± 0,012
0,841 ± 0,012
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
37
CAPÍTULO 2
Tabela 11 – Evolução da massa de fármaco em solução e massa de fármaco incorporada nas lentes de
composição HEMA e MAA.
massa de fármaco na solução (mg)
0h
48 h
168 h
massa de fármaco
incorporada na lente (mg)
1
5,394 ± 0,081
5,037 ± 0,077
4,443 ± 0,064
0,951 ± 0,103
2
5,277 ± 0,080
4,954 ± 0,077
4,372 ± 0,062
0,904 ± 0,101
3
5,468 ± 0,086
5,019 ± 0,077
4,482 ± 0,063
0,986 ± 0,106
4
5,486 ± 0,080
4,958 ± 0,077
4,463 ± 0,063
1,023 ± 0,102
5
5,425 ± 0,080
5,120 ± 0,079
4,423 ± 0,063
1,001 ± 0,102
6
4,563 ± 0,069
4,293 ± 0,066
3,809 ± 0,054
0,754 ± 0,088
7
4,686 ± 0,069
4,386 ± 0,067
3,802 ± 0,056
0,884 ± 0,089
8
4,509 ± 0,068
4,255 ± 0,066
3,784 ± 0,053
0,725 ± 0,086
Ensaio
Observando a Tabela 10, é perceptível que a concentração de maleato de timolol na
solução na qual são mergulhadas as lentes diminui ao longo do tempo, tal como seria de
esperar, pois o fármaco está a ser absorvido pelas lentes. Na Tabela 11 é, também, visível o
decréscimo da massa de fármaco presente na solução. Verifica-se, ainda, que a quantidade
de fármaco que é incorporada nas lentes de composição HEMA e MAA, por absorção, é em
média de 0,893 mg, o que corresponde a aproximadamente 17,4% da massa de fármaco
inicialmente contida na solução.
Na Tabela 12 e 13 são apresentados os valores da concentração de maleato de timolol na
solução onde foram mergulhadas as lentes de HEMA e MMA para incorporação do fármaco
por absorção, os valores correspondentes de massa de fármaco em solução a cada
momento de amostragem, assim como a massa de fármaco incorporada na lente. Os
valores que aparecem associados às concentrações e massas, na Tabela 12 e 13, são as
incertezas combinadas correspondentes a cada um dos parâmetros. E foram obtidos da
mesma forma que os apresentados nas Tabela 10 e Tabela 11.
A incorporação de fármaco nas lentes de composição HEMA e MMA, correspondentes aos
ensaios 1 a 5, dizem respeito às lentes utilizadas no estudo com monitorização contínua da
libertação de fármaco, e, os ensaios 6 a 8 referem-se às lentes que foram utilizadas nas
experiências com monitorização descontínua da libertação de fármaco.
38
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Processo, Fármaco e Metodologias
Tabela 12 – Variação da concentração de maleato de timolol na solução onde são mergulhadas as lentes
de HEMA e MMA para incorporação do fármaco por absorção.
Ensaio
0h
Concentração de fármaco na solução (mg/mL)
48 h
168 h
1
0,892 ± 0,017
0,846 ± 0,018
0,834 ± 0,017
2
0,891 ± 0,017
0,840 ± 0,018
0,842 ± 0,017
3
0,895 ± 0,017
0,842 ± 0,017
0,832± 0,017
4
0,894 ± 0,017
0,836 ± 0,017
0,834 ± 0,017
5
0,894 ± 0,017
0,835 ± 0,017
0,810 ± 0,016
6
0,931 ± 0,018
0,870 ± 0,017
0,844 ± 0,017
7
0,906 ± 0,017
0,871 ± 0,017
0,859 ± 0,017
8
0,935 ± 0,018
0,863 ± 0,017
0,847 ± 0,017
Tabela 13 – Evolução da massa de fármaco em solução e massa de fármaco incorporada nas lentes de
composição HEMA e MMA.
massa de fármaco na solução (mg)
0h
48 h
168 h
massa de fármaco
incorporada na lente (mg)
1
4,459 ± 0,092
4,232 ± 0,093
3,753 ± 0,076
0,706 ± 0,119
2
4,455 ± 0,091
4,201 ± 0,093
3,788 ± 0,076
0,667 ± 0,119
3
4,474 ± 0,092
4,209 ± 0,091
3,743 ± 0,077
0,731 ± 0,120
4
4,470 ± 0,091
4,182 ± 0,090
3,753 ± 0,077
0,717 ± 0,119
5
4,470 ± 0,092
4,174 ± 0,091
3,646 ± 0,074
0,825 ± 0,118
6
4,653 ± 0,094
4,349 ± 0,090
3,800 ± 0,086
0,853 ± 0,127
7
4,530 ± 0,092
4,353 ± 0,090
3,866 ± 0,085
0,664 ± 0,126
8
4,676 ± 0,096
4,315 ± 0,090
3,810 ± 0,085
0,866 ± 0,128
Ensaio
Também após observação das Tabela 12 e Tabela 13 é possível inferir que ocorreu, de
facto, absorção do fármaco pelas lentes, no entanto, tal como já tinha acontecido com as
lentes de composição HEMA e MAA, as quantidades absorvidas são muito pequenas (0,735
mg, em média), que corresponde a aproximadamente 16,64% da massa inicial de maleato
de timolol em solução.
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
39
CAPÍTULO 2
2.3.4
Ensaio de degradação do fármaco
Quando o fármaco é impregnado nas membranas poliméricas por oclusão, ou seja, quando
o fármaco é colocado na mistura reaccional antes da polimerização, é necessário garantir
que este não se degrada quando a temperatura da mistura é elevada até à temperatura de
polimerização, que no presente estudo é de 60°C.
Para tal, foi preparada uma solução de maleato de timolol com concentração 0,07 mg/mL
(concentração máxima prevista de fármaco na solução de libertação) e foi colocada na
estufa a 60°C, durante 24 horas. Durante esse período de tempo foram retiradas algumas
amostras para ser obtido o espectro de absorvâncias, entre 200 e 400 nm, e verificar se este
era alterado após tratamento térmico.
Os espectros obtidos a partir das amostras recolhidas, encontram-se representados no
gráfico da Figura 14.
λmáx = 292 nm
3,0
Absorvância
0h
2,5
1h
2,0
3h
5h
1,5
8h
22h
1,0
24h
0,5
0,0
200
250
300
350
400
λ (nm)
Figura 14 – Espectros de absorvâncias obtidos durante o ensaio de degradação do maleato de timolol
(Cambrex), realizado a 60°C.
É relevante referir, que o estudo de degradação do fármaco com a temperatura foi, apenas,
realizado com o maleato de timolol proveniente dos laboratórios Cambrex. Uma vez que as
características apresentadas por ambos os fármacos, aquando da determinação do
comprimento de onda de absorvância máximo, se apresentaram muito semelhantes, não se
considerou relevante efectuar o mesmo estudo com os dois fármacos.
40
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Processo, Fármaco e Metodologias
Observando o gráfico da Figura 14, é notório que não existiram alterações significativas ao
longo do tempo, no comprimento de onda para o qual a absorvância é máxima. Em
particular, o valor médio de absorvância obtido foi (1,393 ± 0,017) para λmáx= 292 nm.
2.3.5
Estudo da cinética de libertação do fármaco a partir das lentes poliméricas
Para estudar a cinética de libertação do fármaco a partir das membranas poliméricas
recorreu-se à técnica de espectroscopia de absorção na zona do ultravioleta (200 a 400 nm)
para quantificar a concentração de fármaco no meio de libertação.
O estudo de libertação do maleato de timolol foi efectuado usando duas metodologias
diferentes. Uma primeira, em que o estudo foi realizado com monitorização contínua da
concentração de fármaco em solução que foi libertado das lentes. Na segunda metodologia
usada, a monitorização da concentração de fármaco libertado das lentes foi efectuada de
uma forma descontínua, ou seja, periodicamente foram recolhidas amostras da solução de
libertação, para análise.
Foram realizados ensaios da libertação de fármaco com lentes cuja composição continha
HEMA e MAA e HEMA e MMA, com o fármaco incorporado quer por oclusão quer por
absorção, para ambas as metodologias descritas.
Para todas as condições testadas, foram realizados ensaios com lentes “brancas” (lentes
sem qualquer substância activa incorporada). Pretendia-se verificar se ao comprimento de
onda a que são efectuadas as leituras (292 nm com o fármaco proveniente dos laboratórios
Cambrex, 293 nm com o fármaco proveniente dos Laboratórios Sigma AldrichTM), eram
detectados alguns compostos que não teriam reagido, como por exemplo, alguns
monómeros.
2.3.5.1 Monitorização contínua da concentração de fármaco no meio de libertação
No estudo da cinética de libertação do maleato de timolol em que a concentração do
fármaco era monitorizada continuamente, usou-se uma célula (em quartzo) de fluxo
contínuo no interior do espectrofotómetro, tal como está esquematizado nas Figura 15 e 16.
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
41
CAPÍTULO 2
Termómetro
Soro fisiológico +
fármaco libertado
Água de
aquecimento
Recipiente
de libertação
Bomba peristáltica
Banho termostatizado
Espectrofotómetro
Placa com agitação
Figura 15 – Esquema da instalação experimental.
Para dar início a uma experiência, o soro fisiológico era colocado no frasco de libertação
com 250 mL e seguidamente eram asseguradas as condições de temperatura (37°C, a
temperatura média do corpo humano) e de agitação perfeita. Para tal, foi utilizada uma
camisa de aquecimento, constituída por um tubo que envolvia o frasco e cujas extremidades
se encontravam ligadas a um banho termostatizado, permitindo dessa forma a manutenção
da temperatura pretendida no interior do frasco de libertação. Para garantir a agitação foi
utilizado um agitador magnético e uma placa de agitação, que em funcionamento
coordenado, permitiam a perfeita agitação da solução. Posteriormente promoveu-se o
escoamento, em circuito fechado, do meio de libertação, colocando em funcionamento a
bomba peristáltica. Assim, a solução percorria todo o sistema, isto é, a solução fluía desde o
frasco de libertação até ao interior da célula de fluxo contínuo (esquematizada na Figura 16),
colocada no interior no espectrofotómetro, e desta, retornava novamente ao frasco de
libertação. O caudal de escoamento da solução através do sistema foi medido, sendo o seu
valor de 0,225 mL/s.
Recipiente
de libertação
Bomba
peristáltica
Célula
espectrofotométrica
Figura 16 – Ilustração da célula espectrofotométrica de fluxo contínuo.
42
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Processo, Fármaco e Metodologias
No instante em que se colocava a lente no frasco com soro fisiológico, eram iniciadas as
leituras de absorvância pelo espectrofotómetro e registadas no computador que se
encontrava acoplado a este para aquisição de dados. Deve referir-se, que as leituras de
absorvância foram efectuadas aos comprimentos de onda máximos de cada um dos
fármacos, determinados anteriormente, e que, previamente, foi usada a solução de NaCl a
0,9% (m/v), o meio de libertação, para se ajustar o zero de absorvância.
Obtidos os valores de absorvância, era necessário convertê-los em valores de
concentração, pelo que, foi necessário recorrer à curva de calibração de cada um dos
fármacos.
Inicialmente, o estudo de libertação do maleato de timolol, ocorreu num volume de 100 mL
de soro fisiológico, durante 24 horas, com monitorização contínua da concentração de
fármaco no meio de libertação. Os baixos valores de absorvância que eram obtidos
(inferiores a 0,1) durante as experiências não garantiam confiança nas concentrações de
fármaco calculadas, pois o erro associado às medições espectrofotométricas era
considerável. Para ultrapassar este problema o volume da solução de libertação foi reduzido
para 30 mL, o que permitiu obter valores de absorvância maiores e com menores erros
associados. Segundo Gonçalves (2001), a gama de valores, para os quais as leituras
espectrofotométricas apresentam um menor erro encontra-se entre 0,2 e 0,6.
2.3.5.2 Monitorização descontínua da concentração de fármaco no meio de libertação
Nos ensaios de libertação de fármaco, cuja monitorização da concentração é realizada
descontinuamente, o procedimento é semelhante ao descrito anteriormente. Contudo, não
foram utilizados os elementos do sistema que permitem a monitorização contínua da
concentração do fármaco libertado, tais como: a bomba peristáltica, os tubos de ligação
entre o frasco e a célula espectrofotométrica e a própria célula de fluxo contínuo.
Neste estudo, colocaram-se 30 mL de soro fisiológico no frasco de libertação e garantiram-se as condições de temperatura e agitação. Seguidamente, introduziu-se uma lente no
interior do recipiente de libertação e, no mesmo instante, retirou-se uma primeira amostra,
com cerca de 4 mL, correspondente ao tempo 0 min. Essa amostra foi colocada numa
cuvete (em quartzo) e foi efectuada a leitura da absorvância no espectrofotómetro, repondo-se rapidamente esse volume de amostra retirado no interior do frasco de libertação.
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
43
CAPÍTULO 2
Neste estudo, e contrariamente ao descrito na secção 2.3.5.1, as leituras não foram
efectuadas automaticamente pelo espectrofotómetro e adquiridas pelo computador, mas
foram recolhidas amostras de 45 em 45 min, durante um período de 9 horas, para análise
espectrofotométrica. Uma última amostra foi recolhida após 24 horas, finalizando-se o
ensaio nesse momento.
Sempre que era retirada uma amostra do meio de libertação para análise, o valor da
absorvância era medido de imediato para que rapidamente a amostra fosse reposta no
frasco de libertação. O período de tempo entre a recolha e a reposição da amostra foi em
média de 60 segundos. Com este procedimento pretendia-se minimizar o efeito da redução
do volume do meio de libertação na cinética de libertação do fármaco. O intervalo entre a
recolha das amostras foi definido para que as condições de libertação do maleato de timolol
estabilizassem entre cada recolha.
Foi testada uma outra metodologia que se mostrou inconclusiva. Sempre que era retirada
uma amostra de 5 mL, do meio de libertação para análise espectrofotométrica foram
adicionados 5 mL de soro fisiológico ao frasco de libertação, para compensar o volume
retirado e evitar variações de volume, no meio de libertação, do fármaco. Ora, como o
volume inicial usado era pequeno (30 mL), de cada vez que se retirava uma amostra e se
adicionavam 5 mL de soro fisiológico, diluía-se bastante o meio de libertação, pelo que as
condições eram alteradas significativamente.
Esta metodologia foi usada por diversos autores, como por exemplo Cordeiro (2007) e
Rouxinol (2009), para estudar sistemas de libertação controlada de fármacos no tratamento
de doenças oftalmológicas. Para verificação da viabilidade dos SLC preparados, aqueles
autores, determinaram a cinética de libertação do fármaco in vitro das substâncias activas
encapsuladas, usando uma solução de PBS (solução salina, semelhante ao soro fisiológico)
como solução de libertação. Para avaliar o comportamento da libertação do fármaco, eram
recolhidas, periodicamente, amostras do meio de libertação e adicionada uma quantidade
idêntica de solução PBS fresca.
44
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
CAPÍTULO 3
CINÉTICA DA LIBERTAÇÃO DE FÁRMACOS
CAPÍTULO 3
3 CINÉTICA DE LIBERTAÇÃO DO FÁRMACO
3.1
Cinética de libertação do maleato de timolol
A cinética de libertação do maleato de timolol foi estudada usando dois métodos: um com
monitorização contínua da libertação do maleato de timolol e outro com monitorização em
descontínuo da concentração de maleato de timolol no meio de libertação. No capítulo 2
foram descritas estas duas metodologias usadas durante o trabalho experimental.
Neste capítulo são apresentados os resultados obtidos do estudo da cinética de libertação
do maleato de timolol de lentes com diferentes formulações (HEMA e MAA, HEMA e MMA),
onde o fármaco foi incorporado por oclusão e por absorção.
Este capítulo foi estruturado tendo por base as diferentes composições das lentes
analisadas, seguindo-se o método de incorporação do fármaco e, por fim, as diferentes
formas de monitorização do fármaco libertado.
3.2
Cinética de libertação do maleato de timolol em lentes com composição
HEMA e MAA
Nesta secção serão apresentados os resultados obtidos do estudo da cinética de libertação
do fármaco em lentes com composição HEMA e MAA. Na secção 3.2.1, são expostos os
resultados obtidos com as lentes com o fármaco incorporado por oclusão e, na secção 3.2.2,
os resultados apresentados dizem respeito ao estudo em que as lentes usadas continham o
fármaco adicionado por absorção. Cada uma destas secções é, por sua vez, subdividida
para apresentar os resultados correspondentes ao maleato de timolol libertado das lentes,
usando o método de monitorização contínua e descontínua da concentração de fármaco
libertado.
46
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Cinética de libertação do fármaco
3.2.1
Cinética de libertação do maleato de timolol de lentes com o fármaco
incorporado por oclusão
Como referido anteriormente, a incorporação do maleato de timolol por oclusão ocorre
durante a reacção de polimerização, pelo que se assume que o fármaco se distribui
uniformemente por toda a membrana polimérica.
Na análise da libertação do fármaco ocluso nas lentes de composição HEMA e MAA, foram
estudadas oito lentes, individualmente, em 30 mL de soro fisiológico. As primeiras cinco
lentes foram utilizadas em ensaios de monitorização contínua da libertação de fármaco,
sendo as três últimas utilizadas nos ensaios realizados em descontínuo. Cada ensaio teve a
duração de 24 horas, e, no fim desse período de tempo, foi calculada a percentagem de
fármaco libertado, em massa, de cada uma das lentes. A massa de maleato
de timolol, inicialmente presente em cada lente com composição HEMA e MAA, era de
(0,435 ± 0,013) mg (ver Anexo A.3).
3.2.1.1 Monitorização contínua da concentração de maleato de timolol no meio de
libertação
Os ensaios com monitorização contínua da concentração de maleato de timolol presente no
meio de libertação realizaram-se segundo o procedimento descrito na secção 2.3.5.1. Antes
de se iniciarem os ensaios de libertação do maleato de timolol, foram efectuados ensaios
com lentes “brancas”, isto é, lentes sem fármaco incorporado. Houve esta necessidade, pois
desconhecia-se o comportamento das lentes quando expostas durante 24 horas ao soro
fisiológico. Assim, seria verificada a possibilidade de degradação, ou a presença de
monómeros não reagidos na superfície das membranas, que se libertariam assim que
expostos a uma solução aquosa.
Posteriormente, ao valor das absorvâncias registadas durante o estudo de libertação do
fármaco pelas lentes com o fármaco ocluso, foi subtraído o correspondente valor obtido com
as lentes “brancas”.
No gráfico da Figura 17 encontram-se representadas as curvas de absorvância obtidas para
24 horas de libertação do fármaco, em 30 mL de soro fisiológico, monitorizadas
continuamente, assim como a média das absorvâncias dos ensaios realizados com lentes
“brancas” de composição HEMA e MAA, com o respectivo desvio padrão.
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
47
CAPÍTULO 3
1
Ensaios
0,300
2
3
4
5
branca
Absorvância
0,250
0,200
0,150
0,100
0,050
0,000
0
2
4
6
8
10 12
Tempo (h)
14
16
18
20
22
24
Figura 17 – Monitorização contínua da libertação do maleato de timolol em lentes com o fármaco ocluso e
em lentes “brancas” com composição HEMA e MAA (λmáx = 292 nm).
Pela observação da Figura 17, verifica-se que os valores máximos de absorvância obtidos,
com as lentes “brancas” são de ordem de grandeza inferior (0,024 ± 0,007) aos valores de
absorvância alcançados pelas lentes com fármaco ocluso (0,235 ± 0,006); cerca de dez
vezes inferior. Considerou-se pertinente retirar o valor de absorvância obtido com as lentes
brancas ao valor de absorvância registado durante o estudo da libertação do fármaco, para
os mesmos tempos de exposição das lentes ao meio de libertação.
Na Figura 18 encontram-se representadas as curvas que traduzem a evolução da
concentração de fármaco no meio de libertação, onde o seu valor foi monitorizado
continuamente. Estas foram obtidas convertendo os valores de absorvância em
concentração, usando a curva de calibração do maleato de timolol proveniente dos
laboratórios Cambrex, traduzida pela equação (3).
48
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Concentração de fármaco (mg/mL)
Cinética de libertação do fármaco
1
Ensaios
0,016
2
3
4
5
0,014
0,012
0,010
0,008
0,006
0,004
0,002
0,000
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
Tempo (h)
Figura 18 – Cinética de libertação do maleato de timolol incorporado por oclusão em lentes de HEMA e
MAA, com monitorização contínua da concentração de fármaco no meio de libertação (λmáx = 292 nm).
Tal como era determinante demonstrar, os perfis de libertação para os cinco ensaios
realizados nas mesmas condições, são idênticos. Embora as condições de libertação se
tenham mantido constantes em todos os ensaios, para tempos entre 1 e 5 horas verifica-se
uma diferença significativa (no máximo de 34,90%) entre as concentrações de fármaco
obtidas para o meio de libertação. Estas diferenças podem resultar do facto de o fármaco
não estar distribuído uniformemente por toda a membrana polimérica, tal como foi assumido
para determinar a quantidade de fármaco em cada lente.
Observando as curvas representadas na Figura 18, verifica-se a existência de um primeiro
período de libertação rápida, entre as 0 e as 6 horas (aproximadamente), em que a
concentração do fármaco no meio de libertação, inicialmente igual a zero, sobe até uma
concentração de, aproximadamente, (0,010 ± 0,001) mg/mL. Após as 6 horas, e até ao fim
do ensaio, com a duração de 24 horas, ocorre um ligeiro aumento da concentração,
verificando-se que a concentração máxima do maleato de timolol no meio de libertação
oscila entre os 0,012 e os 0,013 mg/mL, nos cinco ensaios realizados.
Na Tabela 14 encontram-se os valores da massa total de maleato de timolol libertado no
soro fisiológico, para as diversas experiências, e a correspondente percentagem, em massa,
do fármaco inicialmente existente nas lentes que foi libertado. Associadas àqueles valores,
estão as incertezas combinadas na determinação dos mesmos, com um nível de confiança
de aproximadamente 95%, (IPAC, 2007).
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
49
CAPÍTULO 3
Tabela 14 – Massa de maleato de timolol libertada e correspondente percentagem de fármaco libertado,
para lentes de HEMA e MAA, com fármaco ocluso (0,435 ± 0,013 mg), obtidas dos ensaios com
monitorização contínua da concentração de fármaco no meio de libertação.
Ensaios
1
2
3
4
5
m fármaco libertada (mg)
0,366 ± 0,009
0,385 ± 0,008
0,377 ± 0,009
0,363 ± 0,009
0,362 ± 0,009
% fármaco libertado
84,24 ± 5,35
88,57 ± 5,56
86,76 ± 5,47
83,52 ± 5,32
83,16 ± 5,30
Analisando a Tabela 14, verifica-se que, para todas as lentes poliméricas, mais de 83% do
fármaco adicionado por oclusão foi libertado, existindo uma diferença máxima de 5,41%
entre os diversos valores obtidos para os ensaios realizados, o que é comparável à
incerteza associada aos valores calculados.
3.2.1.2 Monitorização descontínua da concentração de maleato de timolol no meio de
libertação
De seguida são apresentados os resultados experimentais recolhidos durante o estudo de
libertação do maleato de timolol das lentes poliméricas com composição HEMA e MAA, em
30 mL de soro fisiológico, com monitorização da concentração de fármaco no meio de
libertação realizada descontinuamente. A obtenção da evolução da quantidade de fármaco
libertado foi possível com a recolha periódica de amostras. Foram recolhidas amostras de
45 em 45 min durante 9 horas, sendo uma última amostra recolhida e analisada ao fim de
24 horas. Foram efectuados três ensaios em condições de libertação iguais e com lentes
semelhantes, para verificar a reprodutibilidade dos resultados obtidos.
Os resultados obtidos com este estudo serão comparados com os obtidos do estudo em que
foi realizada a monitorização contínua da concentração de maleato de timolol no meio de
libertação.
Usualmente em estudos de libertação de fármacos a monitorização do processo não é feita
continuamente, pelo que com a recolha periódica de amostras para análise, o volume do
meio de libertação sofre alterações. Entre outros investigadores, Fonseca (2003) usou um
método descontínuo de monitorização da concentração de fármaco no meio de libertação,
com recolha periódica de amostras e reposição no meio de libertação, no estudo realizado
para o desenvolvimento de sistemas de libertação controlada de fármacos com aplicação
oftalmológica, nomeadamente no tratamento do glaucoma.
50
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Cinética de libertação do fármaco
Tal como nos ensaios realizados com monitorização contínua da libertação de maleato de
timolol, também neste caso foram realizados três ensaios com lentes “brancas”, para
eliminação de possíveis erros devido à libertação de monómeros não reagidos das lentes.
No gráfico da Figura 19 encontram-se representados os valores de absorvância obtidos das
amostras recolhidas durante a libertação do maleato de timolol, assim como a média dos
valores obtidos dos ensaios realizados com lentes “brancas” de composição HEMA e MAA,
com o respectivo desvio padrão.
Ensaios
0,300
6
7
10
12
8
branca
Absorvância
0,250
0,200
0,150
0,100
0,050
0,000
0
2
4
6
8
14
16
18
20
22
24
Tempo (h)
Figura 19 – Monitorização descontínua da libertação do maleato de timolol em lentes com o fármaco
ocluso e em lentes “brancas” de composição HEMA e MAA (λmáx = 292 nm).
Tal como aconteceu anteriormente, os valores de absorvância das amostras recolhidas nos
ensaios com as lentes “brancas” são muito inferiores aos obtidos nos ensaios com lentes
com fármaco ocluso. O valor máximo de absorvância obtido com as lentes brancas é de
0,040 e o valor máximo de absorvância obtido com as lentes com fármaco ocluso é de
0,262. Aos valores de absorvância obtidos com as lentes com o fármaco incorporado por
oclusão, foi subtraído o valor de absorvância obtido com as lentes brancas, correspondente
ao mesmo período de tempo, pelos motivos já enunciados.
Os valores de absorvância indicados na Figura 20 foram posteriormente convertidos em
concentrações de fármaco, recorrendo à curva de calibração do maleato de timolol
proveniente dos laboratórios Cambrex, traduzida pela equação (3).
A evolução da concentração do maleato de timolol, no meio de libertação, e que foi libertado
das lentes com composição HEMA e MAA, é apresentada na Figura 20.
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
51
CAPÍTULO 3
Ensaios
Concentração fármaco (mg/mL)
0,016
6
7
8
0,014
0,012
0,010
0,008
0,006
0,004
0,002
0,000
0
2
4
6
8
10 12
Tempo (h)
14
16
18
20
22
24
Figura 20 – Cinética de libertação do maleato de timolol incorporado por oclusão em lentes de
HEMA e MAA, com monitorização descontínua da concentração de fármaco no meio de libertação
(λmáx = 292 nm).
Observando atentamente o gráfico da Figura 20 verifica-se um aumento rápido da
concentração de fármaco durante um período inicial de aproximadamente 6 horas. Embora
entre as 9 e as 24 horas não tenham sido recolhidas amostras do meio de libertação, é
possível inferir sobre a tendência da evolução da concentração, nesse intervalo de tempo. O
valor da concentração de maleato de timolol obtido ao fim das 9 horas foi de
(0,011 ± 0,001) mg/mL, aumentando até aproximadamente (0,013 ± 0,001) mg/mL, ao fim de
24 horas.
Na Tabela 15 estão indicados os valores da massa total de maleato de timolol libertado e
correspondente percentagem, em massa, do fármaco que existia nas lentes e que foi
libertado. Associadas aos referidos valores, estão as incertezas combinadas na
determinação dos mesmos, com um nível de confiança de aproximadamente 95%, (IPAC,
2007).
Tabela 15 – Massa de maleato de timolol libertada e correspondente percentagem de fármaco libertado,
para lentes de HEMA e MAA, com fármaco ocluso (0,435 ± 0,013 mg), obtidas dos ensaios com
monitorização descontínua da concentração de fármaco no meio de libertação.
52
Ensaios
6
7
8
m fármaco libertada (mg)
0,413 ± 0,008
0,393 ± 0,007
0,408 ± 0,008
% fármaco libertado
94,99 ± 5,85
90,30 ± 5,58
93,91 ± 5,79
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Cinética de libertação do fármaco
Da Tabela 15, verifica-se que para todas as lentes poliméricas a percentagem de fármaco
libertado é sempre superior a 90%, sendo a diferença máxima (4,69%) entre os valores
obtidos inferior à incerteza associada às percentagens calculadas.
Para facilitar a comparação entre os resultados obtidos, usando as duas metodologias para
analisar o meio de libertação do fármaco, optou-se por representar conjuntamente os
resultados indicados nas Figura 18 e Figura 20. Assim, no gráfico da Figura 21 apresentam-se os resultados obtidos durante a monitorização contínua (ensaios 1 a 5) e a
monitorização descontínua (ensaios 6 a 8) da concentração de fármaco no soro fisiológico.
1
Concentração de fármaco (mg/mL)
Ensaios
2
3
4
5
6
7
8
0,016
0,014
0,012
0,010
0,008
0,006
0,004
0,002
0,000
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
Tempo (h)
Figura 21 – Monitorização contínua (ensaios 1 a 5) e descontínua (ensaios 6 a 8) da cinética de libertação
do maleato de timolol incorporado por oclusão, em lentes de HEMA e MAA (λmáx = 292 nm).
Pela observação da Figura 21, verifica-se que o perfil de libertação do maleato de timolol
obtido com as duas metodologias implementadas é muito semelhante para as lentes HEMA
e MAA com o fármaco adicionado por oclusão.
Todos os ensaios realizados apresentam nas primeiras horas, até aproximadamente 6 a 8
horas, um aumento rápido da concentração do fármaco no meio de libertação. Após esse
período, observa-se uma tendência para o valor da concentração de maleato de timolol
estabilizar. O valor máximo das concentrações obtidas pelos diferentes métodos de
monitorização é, em média, de (0,012 ± 0,001) mg/L para os ensaios 1 a 5, e de
(0,013 ± 0,001) mg/mL, para os ensaios 6 a 8, pelo que a diferença é de apenas 8,3%.
Assim sendo, as duas metodologias permitem obter resultados idênticos, sendo, no entanto,
vantajosa a metodologia que usa a monitorização em contínuo da concentração, pois evita a
presença de um operador e permite registar resultados ininterruptamente durante longos
períodos.
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
53
CAPÍTULO 3
3.2.2
Cinética de libertação do maleato de timolol de lentes com o fármaco
incorporado por absorção
Neste estudo foram utilizadas oito lentes brancas de composição HEMA e MAA que, tal
como descrito na secção 2.3.3.2, foram mergulhadas, individualmente, numa solução de
maleato de timolol com concentração 1mg/mL durante 168 horas, para que pudessem
absorver a maior quantidade de fármaco possível. Cinco destas lentes foram utilizadas nos
ensaios com monitorização contínua da libertação do fármaco, sendo as restantes usadas
no estudo com monitorização descontínua da concentração de fármaco libertado.
Contrariamente ao que foi feito no estudo de libertação do maleato de timolol com lentes
onde o fármaco foi incorporado por oclusão, nesta análise não se sentiu a necessidade de
se realizarem ensaios com lentes “brancas”. Pois, para que o maleato de timolol seja
incorporado por absorção, as lentes são mergulhadas numa solução aquosa, o que permite
já a sua “lavagem”, ou seja, a remoção de possíveis componentes não reagidos da
superfície das mesmas.
3.2.2.1 Monitorização contínua da concentração de maleato de timolol no meio de
libertação
As curvas que representam a evolução da concentração do maleato de timolol no meio de
libertação com o tempo, para as lentes com composição HEMA e MAA, onde o fármaco foi
incorporado por absorção, encontram-se representadas na Figura 22. A concentração foi
monitorizada continuamente e calculada através dos valores de absorvância, usando a
curva de calibração do maleato de timolol proveniente dos laboratórios Cambrex (equação
(3)).
54
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Cinética de libertação do fármaco
Concentração de fármaco (mg/mL)
Ensaios
1
2
3
4
5
0,016
0,014
0,012
0,010
0,008
0,006
0,004
0,002
0,000
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
Tempo (h)
Figura 22 – Cinética de libertação do maleato de timolol incorporado por absorção, em lentes de HEMA e
MAA, com monitorização contínua da concentração de fármaco no meio de libertação (λmáx = 292 nm).
A cinética de libertação do maleato de timolol das lentes de composição HEMA e MAA, onde
aquele foi incorporado por absorção, é idêntica à cinética de libertação do fármaco em
lentes com o maleato de timolol ocluso. Assim, também nas primeiras horas de estudo se
observa uma rápida libertação de fármaco, seguindo-se um período de estabilização do
valor da concentração de fármaco no meio de libertação.
Na Tabela 16 encontram-se os valores da massa total de maleato de timolol libertado, e
correspondente percentagem, em massa, do fármaco inicialmente existente nas lentes que
foi libertado. Associadas aos referidos valores, estão as incertezas combinadas na
determinação dos mesmos, com um nível de confiança de aproximadamente 95%, (IPAC,
2007). Para facilitar, a quantidade de fármaco que cada lente usada contém encontra-se
também indicada na Tabela 16.
Tabela 16 – Massa de maleato de timolol libertada e correspondente percentagem de fármaco libertado,
para lentes de HEMA e MAA com fármaco absorvido, obtidas dos ensaios com monitorização contínua da
concentração de fármaco no meio de libertação.
Ensaios
1
2
3
4
5
m inicial fármaco nas lentes(mg) 0,951 ± 0,103 0,904 ± 0,101 0,986 ± 0,106 1,023 ± 0,102 1,001 ± 0,102
m fármaco libertada(mg)
% fármaco libertado
0,448 ± 0,008 0,448 ± 0,008 0,396 ± 0,007 0,308 ± 0,007 0,437 ± 0,008
47,05 ± 5,05
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
49,50 ± 5,53
40,14 ± 4,19
30,10 ± 3,06
43,60 ± 4,46
55
CAPÍTULO 3
Analisando a Tabela 16, verifica-se que a percentagem, em massa, de maleato de timolol
libertado pelas lentes poliméricas varia entre os 30,10% e os 49,50%. A diferença máxima
entre as percentagens de fármaco libertado para os cinco ensaios realizados nas mesmas
condições é de 19,40%, o que é significativamente superior às incertezas associadas aos
valores calculados.
As lentes de HEMA e MAA, nas quais o fármaco foi absorvido, continham maior quantidade
de fármaco do que as lentes com a mesma composição com o maleato de timolol
incorporado por oclusão, mas a percentagem de fármaco libertado durante os ensaios foi
menor.
3.2.2.2 Monitorização descontínua da concentração de maleato de timolol no meio de
libertação
Seguidamente são apresentados os resultados do estudo de libertação do fármaco a partir
de lentes poliméricas de composição HEMA e MAA, com monitorização da concentração de
fármaco libertado obtida através da recolha periódica de amostras.
Na Figura 23 é apresentada a cinética de libertação do maleato de timolol de lentes de
composição HEMA e MAA onde o fármaco foi incorporado por absorção.
Concentração fármaco (mg/mL)
0,016
6
Ensaios
7
8
0,014
0,012
0,010
0,008
0,006
0,004
0,002
0,000
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
Tempo (h)
Figura 23 – Cinética de libertação do maleato de timolol incorporado por absorção em lentes de
HEMA e MAA, com monitorização descontínua da concentração de fármaco no meio de libertação
(λmáx = 293 nm).
56
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Cinética de libertação do fármaco
As concentrações de fármaco apresentadas na Figura 23 foram obtidas através dos valores
de absorvância, lidos para as amostras recolhidas, recorrendo à curva de calibração do
maleato de timolol proveniente dos laboratórios Sigma AldrichTM, equação (4).
No gráfico da Figura 23, é possível observar que, entre as 0 horas e as 9 horas, a
concentração de maleato de timolol no meio de libertação aumenta significativamente,
sendo posteriormente, o aumento pouco expressivo até às 24 horas de libertação. A
concentração máxima de maleato de timolol no soro fisiológico, obtida nestes ensaios foi
(0,013 ± 0,001) mg/mL.
Na Tabela 17 encontram-se os valores da massa total de maleato de timolol libertado das
lentes, onde a incorporação de fármaco ocorreu por absorção, e as correspondentes
percentagens, em massa, de fármaco libertado. Associadas aos referidos valores, estão as
incertezas combinadas na determinação dos mesmos, com um nível de confiança de
aproximadamente 95%, (IPAC, 2007). Para melhor percepção, a quantidade de fármaco que
cada lente usada contém, encontra-se também na Tabela 17.
Tabela 17 – Massa de maleato de timolol libertada e correspondente percentagem de fármaco libertado,
para lentes de HEMA e MAA com fármaco absorvido, obtidas dos ensaios com monitorização
descontínua da concentração de fármaco no meio de libertação.
Ensaios
5
6
7
m inicial fármaco nas lentes(mg)
0,754 ± 0,088
0,884± 0,089
0,725± 0,086
m fármaco libertada (mg)
0,391 ± 0,009
0,399 ± 0,009
0,397 ± 0,009
% fármaco libertado
51,79 ± 6,29
45,11 ± 4,74
54,86 ± 6,63
A percentagem da massa total de maleato de timolol que foi libertada das lentes de HEMA e
MAA, onde o maleato de timolol foi absorvido pelas próprias lentes, varia entre os 45,11% e
54,86% nos ensaios realizados, sendo a dispersão de resultados superior à incerteza dos
valores calculados.
Na investigação levada a cabo por García et al. (2004) foi estudada a cinética de libertação
do maleato de timolol de polímeros com a forma de disco, com (1,00 ± 0,05) mm de
espessura, constituídos só por HEMA, ou só por MAA, em 10 mL de uma solução tampão,
similar a um fluido lacrimal, com pH de 7,4 e a 37°C. O fármaco foi incorporado por
absorção nos discos dos diversos polímeros. A monitorização da concentração de fármaco
libertado foi realizada com recolha periódica de amostras, durante um período de 24 h, e as
amostras foram analisadas por espectroscopia UV a 294 nm. A percentagem de maleato de
timolol libertado ao fim de 24 horas, obtida por aqueles autores, para os discos de HEMA, foi
de (38,00 ± 0,01)% e, para os discos de MAA, foi de (56,00 ± 0,02)%. Comparando os
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
57
CAPÍTULO 3
resultados alcançados no presente estudo, com os valores publicados por García et al.
(2004), para condições semelhantes, verifica-se que os valores obtidos da percentagem de
maleato de timolol libertado são superiores (diferença máxima de 16,86%) aos indicados por
estes autores para os discos preparados a partir de HEMA. Ora, como os hidrogéis
preparados no presente trabalho, possuem, além de HEMA, 3% (em massa) do monómero
MAA, era de esperar maiores quantidades de fármaco libertado, o que, aliás, está bem
patente nos resultados publicados por García et al. (2004).
Mais uma vez, para facilitar a comparação dos resultados obtidos com as duas
metodologias, na Figura 24 apresentam-se as concentrações do maleato de timolol no soro
fisiológico, e que foi libertado de lentes com composição HEMA e MAA com o fármaco
incorporado por absorção. Os resultados foram obtidos usando monitorização contínua
(ensaios 1 a 5) e descontínua (ensaios 6 a 8), do meio de libertação.
Concentração de fármaco (mg/mL)
Ensaios
1
2
3
4
5
6
7
8
0,016
0,014
0,012
0,010
0,008
0,006
0,004
0,002
0,000
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
Tempo (h)
Figura 24 – Monitorização contínua (ensaios 1 a 5) e descontínua (ensaios 6 a 8) da cinética de libertação
do maleato de timolol incorporado por absorção, em lentes de HEMA e MAA.
Pela observação da Figura 24, verifica-se que o perfil de libertação do maleato de timolol
obtido pelas duas metodologias usadas é semelhante, tendo-se obtido uma concentração
máxima de fármaco no soro fisiológico de (0,014 ± 0,002) mg/L nos ensaios 1 a 5, e
(0,013 ± 0,001) mg/mL, nos ensaios 6 a 8.
58
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Cinética de libertação do fármaco
3.3
Cinética de libertação do maleato de timolol em lentes com composição
HEMA e MMA
Nesta secção serão apresentados, agora, os resultados obtidos durante o estudo da cinética
de libertação do maleato de timolol a partir de lentes com composição HEMA e MMA. A
divisão desta secção 3.3 em subsecções seguiu o mesmo princípio usado na secção
anterior. Assim, na secção 3.3.1, serão apresentados os resultados obtidos com as lentes
onde o fármaco foi incorporado por oclusão e, na secção 3.3.2, os resultados
correspondentes às lentes com o maleato de timolol adicionado por absorção, e optou-se
por apresentar em conjunto os resultados obtidos com as duas metodologias experimentais
implementadas.
3.3.1
Cinética de libertação do maleato de timolol em lentes incorporadas por
oclusão (monitorização contínua e descontínua)
Na análise da libertação do fármaco ocluso nas lentes de composição HEMA e MMA, foram
usadas oito lentes semelhantes em ensaios realizados nas mesmas condições. Cinco lentes
foram utilizadas em ensaios com monitorização contínua da libertação de fármaco e três
foram utilizadas nos ensaios com monitorização em descontínuo. Cada ensaio teve a
duração total de 24 horas, e, no final, foi calculada a percentagem, em massa, do fármaco
inicialmente contido em cada uma das lentes, que foi libertado. A massa (média) de maleato
de timolol, inicialmente presente em cada lente com a composição HEMA e MMA, era de
(0,315 ± 0,021) mg (cálculo no Anexo A.3).
Também com as lentes de HEMA e MMA foram realizados ensaios com lentes “brancas”
(sem fármaco incorporado). Aos valores da absorvância registados durante a libertação do
fármaco foi subtraído o valor médio obtido dos ensaios com as lentes “brancas”, para os
mesmos tempos de libertação.
As curvas de absorvâncias obtidas durante a libertação do maleato de timolol para as
experiências realizadas, quer com monitorização contínua, quer com monitorização
descontínua, da concentração de fármaco no meio de libertação encontram-se em anexo
(ver Anexo B.1 e B.2, respectivamente), tal como a curva correspondente à média dos
ensaios realizados com lentes “brancas” e o respectivo desvio padrão.
De seguida, no gráfico da Figura 25, são apresentadas em conjunto as curvas de
concentração obtidas durante a libertação do fármaco no soro fisiológico com as duas
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
59
CAPÍTULO 3
metodologias experimentais implementadas, para melhor
comparar
os resultados
experimentais. As concentrações de fármaco apresentadas, foram obtidas através dos
valores de absorvância lidos, recorrendo à curva de calibração do maleato de timolol
proveniente dos laboratórios Sigma AldrichTM, equação (4).
Concentração de fármaco (mg/mL)
Ensaios
1
2
3
4
5
6
7
8
0,016
0,014
0,012
0,010
0,008
0,006
0,004
0,002
0,000
0
2
4
6
8
10 12
Tempo (h)
14
16
18
20
22
24
Figura 25 – Monitorização contínua (ensaios 1 a 5) e descontínua (ensaios 6 a 8) da cinética de libertação
do maleato de timolol incorporado por oclusão, em lentes de HEMA e MMA (λmáx = 293 nm).
Pela observação da Figura 25, verifica-se que o perfil de libertação do maleato de timolol,
obtido com as duas metodologias implementadas, é muito semelhante, para as lentes
HEMA e MMA com o fármaco adicionado por oclusão, existindo, inclusive, sobreposição em
alguns momentos.
Todos os ensaios realizados apresentam nas primeiras horas, até aproximadamente
4 a 6 horas, um aumento rápido da concentração do fármaco no meio de libertação. Após
esse período, observa-se uma tendência para o valor da concentração do maleato de timolol
estabilizar, o que indica que praticamente não é libertado fármaco das lentes O valor médio
das concentrações obtidas, ao fim de 24 horas, pelos diferentes métodos de monitorização,
foi
de
(0,007
±
0,001)
mg/mL
para
os
ensaios
1
a
5,
e
de
(0,008 ± 0,001) mg/mL para os ensaios 6 a 8, pelo que a diferença é de 17,44%. Pode
inferir-se que as duas metodologias são válidas, e na ausência de equipamentos que
permitam a monitorização contínua, pode optar-se pelo método de monitorização
descontínua da concentração de fármaco libertado de um sistema de libertação controlada.
Na Tabela 18 e Tabela 19 encontram-se os valores da massa total de maleato de timolol
libertado no soro fisiológico, nos diversos ensaios realizados, e a correspondente
60
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Cinética de libertação do fármaco
percentagem, em massa, do fármaco, inicialmente existente nas lentes, que foi libertado.
Associadas a estes valores, estão as incertezas combinadas na determinação dos mesmos,
com um nível de confiança de aproximadamente 95%, (IPAC, 2007).
Tabela 18 – Massa de maleato de timolol libertada e correspondente percentagem de fármaco libertado,
para lentes de HEMA e MMA, com fármaco ocluso (0,315 ± 0,021 mg), obtidas dos ensaios com
monitorização contínua da concentração de fármaco no meio de libertação.
Ensaios
1
2
3
4
5
m fármaco libertada (mg)
0,171 ± 0,008
0,251 ± 0,009
0,193 ± 0,008
0,197 ± 0,008
0,225 ± 0,009
% fármaco libertado
54,30 ± 7,83
79,89 ± 11,19
61,36 ± 8,75
62,69 ± 8,92
71,51 ± 10,08
Tabela 19 – Massa de maleato de timolol libertada e correspondente percentagem de fármaco libertado,
para lentes de HEMA e MMA, com fármaco ocluso (0,315 ± 0,021 mg), obtidas dos ensaios com
monitorização descontínua da concentração de fármaco no meio de libertação.
Ensaios
6
7
8
m fármaco libertada(mg)
0,242 ± 0,009
0,264 ± 0,009
0,223 ± 0,009
% fármaco libertado
77,16 ± 10,82
84,21 ± 11,76
70,98 ± 10,01
Analisando a Tabela 18, verifica-se que as lentes poliméricas libertaram entre 54,30% a
79,89% do fármaco que lhes foi adicionado por oclusão, sendo a dispersão de valores
obtida nos cinco ensaios significativa; a diferença máxima entre os valores obtidos é de
25,59%. Na Tabela 19, em que são apresentados os valores relativos ao estudo com
monitorização descontínua da concentração do fármaco libertado, verifica-se que a
percentagem média de libertação do fármaco é de (77,45 ± 6,62) %, sendo a diferença
máxima entre os valores obtidos de 13,23%, valor próximo da incerteza associada às
percentagens calculadas.
Alvarez-Lorenzo et al. (2002) estudou a cinética de libertação do maleato de timolol
incorporado (por oclusão) em lentes com composição semelhante (2,56%, em moles, de
MAA e 97,44% de HEMA e 2,56%, em moles, de MMA e 97,44% de HEMA). O meio de
libertação usado por aqueles autores, embora com composição idêntica (fluido lacrimal
artificial) o valor do seu pH era de 8. A percentagem de maleato de timolol libertado, ao fim
de 12 horas, foi de, aproximadamente, 98% para as lentes com MAA na sua composição e
de, cerca de, 75% para as lentes onde o MMA é um dos monómeros constituintes do
hidrogel. Estes valores são comparáveis aos valores alcançados no presente estudo.
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
61
CAPÍTULO 3
3.3.2
Cinética de libertação do maleato de timolol em lentes incorporadas por
absorção (monitorização contínua e descontínua)
Neste estudo, realizado com lentes com composição HEMA e MMA, tal como já foi descrito
no estudo efectuado com lentes com composição HEMA e MAA, foram utilizadas oito lentes
com o fármaco incorporado por absorção. No estudo de monitorização contínua da
concentração do maleato de timolol, no meio de libertação, foram utilizadas cinco lentes,
sendo as restantes três lentes, usadas no estudo com monitorização descontínua da
concentração de fármaco libertado.
Tal como anteriormente referido, na secção 3.2.2, também nestes ensaios, não foram
realizadas experiências com lentes “brancas”, pois como as lentes são mergulhadas numa
solução aquosa de maleato de timolol para impregnar o fármaco, já permite a remoção de
possíveis componentes não reagidos da sua superfície.
As curvas que representam a evolução da concentração do maleato de timolol, no meio de
libertação, com o tempo, para as lentes com o fármaco absorvido, encontram-se
representadas na Figura 26. A concentração foi monitorizada, continua e descontinuamente,
e calculada através dos valores de absorvância, usando a curva de calibração do maleato
de timolol proveniente dos laboratórios Sigma AldrichTM, equação (4).
Concentração de fármaco (mg/mL)
Ensaios
1
2
3
4
5
6
7
8
0,016
0,014
0,012
0,010
0,008
0,006
0,004
0,002
0,000
0
2
4
6
8
10 12
Tempo (h)
14
16
18
20
22
24
Figura 26 – Monitorização contínua (ensaios 1 a 5) e descontínua (ensaios 6 a 8) da cinética de libertação
do maleato de timolol incorporado por absorção, em lentes de HEMA e MMA (λmáx = 293 nm).
62
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Cinética de libertação do fármaco
Os perfis de libertação do maleato de timolol, representados na Figura 26, apresentam-se
muito semelhantes entre os diversos ensaios, sendo o ensaio 3 uma excepção. Todos
exibem um aumento rápido da concentração do fármaco até cerca das 6 horas e, após esse
período, uma tendência para a estabilização do seu valor. Observa-se, no entanto, que os
perfis de libertação do fármaco das lentes com composição HEMA e MMA, monitorizados
descontinuamente (ensaios 6 a 8), apresentam valores de concentração superiores (cerca
de 11,38%, em média) aos obtidos com monitorização contínua (ensaios 1 a 5) ao longo de
todo o tempo de estudo.
Nos ensaios 1, 2, 4 e 5 obteve-se uma concentração máxima média de maleato de timolol
de (0,012 ± 0,001) mg/mL. O ensaio 3 foi, de todos os ensaios realizados com monitorização
contínua, o que maior desvio apresentou (20,49%) em termos de concentração de fármaco
libertado, tendo-se obtido uma concentração máxima de maleato de timolol no meio de
libertação de (0,010 ± 0,003) mg/mL. Relativamente aos ensaios 6, 7 e 8, também estes
apresentam semelhanças, quer em termos de cinética de libertação do maleato de timolol,
quer em termos da concentração de fármaco libertada, sendo o seu valor máximo (médio)
de (0,013 ± 0,001) mg/mL.
Nas Tabela 20 e 21 encontram-se os valores da massa total de maleato de timolol libertado
nos ensaios monitorizados em contínuo e descontinuo, respectivamente. São, também,
apresentados os valores da percentagem, em massa, do fármaco inicialmente existente nas
lentes que foi libertado e associadas aos referidos valores, estão as incertezas combinadas
na determinação dos mesmos, com um nível de confiança de aproximadamente 95%,
(IPAC, 2007). Para facilitar, a quantidade de fármaco que cada lente usada contém,
encontra-se também indicada nas Tabela 20 e 21.
Tabela 20 – Massa de maleato de timolol libertada e correspondente percentagem de fármaco libertado,
para lentes de HEMA e MMA, com fármaco absorvido, obtidas dos ensaios com monitorização contínua
da concentração de fármaco em meio de libertação.
Ensaios
1
2
3
4
5
m inicial fármaco nas lentes(mg) 0,706 ± 0,119 0,667 ± 0,119 0,731 ± 0,120 0,717 ± 0,119 0,825 ± 0,118
m fármaco libertada (mg)
0,350 ± 0,009 0,349 ± 0,009 0,291 ± 0,008 0,357 ± 0,009 0,343 ± 0,009
% fármaco libertado
49,65 ± 8,63
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
52,31 ± 9,62
39,76 ± 6,71
49,82 ± 8,45
41,65 ± 6,18
63
CAPÍTULO 3
Tabela 21 – Massa de maleato de timolol libertada e correspondente percentagem de fármaco libertado,
para lentes de HEMA e MMA, com fármaco absorvido, obtidas dos ensaios com monitorização
descontínua da concentração de fármaco no meio de libertação.
Ensaios
6
m inicial fármaco nas lentes(mg) 0,853 ± 0,127
7
8
0,664 ± 0,126
0,866 ± 0,128
m fármaco libertada (mg)
0,366 ± 0,009
0,384 ± 0,009
0,389 ± 0,009
% fármaco libertado
43,29 ± 6,68
44,65 ± 6,75
45,96 ± 6,93
Analisando a Tabela 20, verifica-se que a média dos valores obtidos da percentagem, em
massa, do maleato de timolol libertado, é de (46,64 ± 5,56) %. A diferença máxima entre as
percentagens de fármaco libertado, para os cinco ensaios realizados, nas mesmas
condições, e monitorizados continuamente, é de 12,55%, ligeiramente superior ao valor das
incertezas associadas.
A percentagem da massa total do maleato de timolol que foi libertado, nos ensaios que
foram monitorizados descontinuamente (Tabela 21) é idêntica entre os diversos ensaios,
sendo em média, de (44,64 ± 1,33) %. Comparando os valores obtidos em todos os ensaios,
realizados com as lentes com composição HEMA e MMA, com o fármaco absorvido,
verifica-se uma grande semelhança.
64
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
CAPÍTULO 4
CONCLUSÕES GERAIS E SUGESTÕES PARA TRABALHO FUTURO
Conclusões gerais e Sugestões para trabalho futuro
4 CONCLUSÕES GERIAS E SUGESTÕES PARA TRABALHO FUTURO
4.1
Conclusões gerais
Para a realização do estudo da cinética de libertação de um fármaco em matrizes sólidas
foram preparadas matrizes poliméricas com duas composições distintas. Uma das matrizes
poliméricas preparadas, era constituída pelos hidrogéis HEMA e MAA e, a outra, tinha na
sua composição HEMA e MMA. No estudo da cinética de libertação do maleato de timolol
numa solução de NaCl 0,9% (m/v) (pH 6,56), foram efectuadas algumas modificações, não
só na composição das lentes preparadas, mas também na forma de incorporação do
fármaco nas lentes e na monitorização da libertação do mesmo.
Relativamente aos hidrogéis constituintes das matrizes poliméricas, a sua capacidade de
absorção de água, foi, também, analisada. Desta análise não se obtiveram resultados que
permitissem distinguir as lentes com as duas composições preparadas, pois os valores
obtidos por ambas, não superaram os 34,36 %, sendo muito semelhantes entre si. Este
estudo permitiu, apenas, inferir sobre a classificação das lentes quanto à sua capacidade de
absorção de água, sendo esta baixa (entre 10 e 50 %) (Ferreira, 2010).
Os métodos de incorporação do fármaco utilizados neste estudo, oclusão e absorção,
mostraram-se eficazes, uma vez que, se conseguiram impregnar as quantidades mínimas
de maleato de timolol aconselhadas à terapêutica diária do glaucoma, cerca de 0,2 mg/dia.
Quanto aos métodos experimentais utilizados na monitorização da concentração do fármaco
no meio de libertação, após a sua libertação controlada das lentes, monitorização contínua e
descontínua, mostraram-se eficientes, pois foi possível observar a reprodutibilidade e
fiabilidade dos resultados experimentais obtidos. E, tal como era determinante demonstrar, o
método de monitorização em contínuo da concentração do maleato de timolol presente no
meio de libertação, apresentou-se como uma método válido para a quantificação de fármaco
libertado. Assim, o método de monitorização contínua, em circuito fechado, com volume
constante, implementado neste estudo, é uma alternativa vantajosa à monitorização
descontínua vulgarmente usada em estudos de libertação controlada de fármacos, pois evita
a presença de um operador e permite registar resultados ininterruptamente durante longos
períodos de tempo.
Verificou-se que o perfil de libertação do maleato de timolol, incorporado nas lentes com as
duas composições diferentes e pelos dois métodos de impregnação, é idêntico entre todas
66
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
CAPÍTULO 4
as lentes estudadas. Observou-se sempre, um período de libertação rápida, no início, até
cerca das 6 a 8 horas de libertação e, depois desse período, a concentração do maleato de
timolol no meio de libertação tende a estabilizar, pois, provavelmente, é atingido o equilíbrio
entre a concentração de fármaco na lente e no meio de libertação.
No estudo da cinética de libertação do maleato de timolol dos sistemas de libertação
controlada, obtiveram-se, sempre, percentagens de libertação, em massa, de fármaco
superiores com as lentes onde o fármaco foi adicionado por oclusão. Percentagens de
libertação entre 83,16% e 94,99% foram obtidas com as lentes de composição HEMA e
MAA e com o fármaco incorporado por oclusão, enquanto que em lentes com a mesma
composição e o fármaco adicionado por absorção a percentagem de libertação situou-se
entre os 30,10% e os 54,96%. Quanto às lentes com composição HEMA e MMA, embora as
percentagens de libertação sejam, em geral, inferiores às indicadas para a outra
composição estudada, a mesma tendência para a fracção de fármaco libertado diminuir
quando este é incorporado por absorção é observada; a percentagem de libertação é de
54,30 % - 84,21%, quando o fármaco é adicionado por oclusão, e de 39,76% - 45,96%
quando o maleato de timolol foi incorporado por absorção. É de realçar que para algumas
das condições estudadas a dispersão de resultados obtidos é significativa, sendo mesmo
superior à incerteza associada ao cálculo das percentagens de libertação do fármaco.
Comparando, agora, os resultados obtidos com as lentes de composições diferentes,
verifica-se que, em geral, a fracção de maleato de timolol libertado é superior nas lentes
mais hidrófilas (HEMA e MAA), quer quando o fármaco é impregnado por oclusão, quer
quando este é adicionado por absorção.
Além do estudo realizado com as lentes impregnadas com fármaco, foram, também,
realizados ensaios com lentes “brancas”, isto é, lentes sem qualquer substância activa
agregada. Tal estudo foi realizado com o intuito de se verificar se da superfície das lentes se
desprenderiam monómeros não reagidos e, sempre que se justificou, os valores de
absorvância obtidos foram subtraídos aos valores correspondentes de absorvância
registados durante o estudo da libertação do maleato de timolol.
Uma vez que os métodos de monitorização implementados neste estudo se mostraram
fiáveis quanto aos resultados experimentais obtidos, pode concluir-se que terão grande
aplicabilidade quando utilizados em estudos cinéticos na produção de lentes de contacto
com aplicação terapêutica oftalmológica.
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
67
Conclusões gerais e Sugestões para trabalho futuro
4.2
Sugestões para trabalho futuro
Em trabalhos futuros, seria interessante realizarem-se estudos que permitissem caracterizar
os polímeros utilizados o que complementaria os estudos efectuados neste trabalho. Seria
importante, nomeadamente, a realização de testes para caracterizar fisicamente os
hidrogéis e para testar a biocompatibilidade das lentes poliméricas para futura aplicação
oftalmológica.
Relativamente ao estudo da cinética de libertação do fármaco era importante implementar
uma metodologia que permitisse manter as condições de libertação e, em particular, a
quantidade de fármaco incorporado em cada lente, e melhorar as características físicas do
meio de inserção do sistema de libertação do fármaco, para que sejam o mais semelhantes
possível ao meio real de aplicação.
Seria, também, interessante a realização de testes da cinética de libertação de fármacos,
variando a quantidade de fármaco adicionado às lentes, de maneira a optimizar o processo,
assim como a realização do estudo da cinética com outros fármacos para verificar a
reprodutibilidade dos métodos aplicados. Poderia, também, verificar-se a influência da
concentração de fármaco imobilizado na determinação do seu coeficiente de difusão e
investigar-se se a quantidade inicial de fármaco incluso afecta o padrão de libertação.
68
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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72
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
ANEXOS
Anexos
A Lentes poliméricas
Nesta secção são apresentadas algumas características das lentes das duas composições
preparadas, nomeadamente, a massa das lentes, as dimensões (diâmetro e espessura) e a
massa de maleato de timolol incorporada nas lentes, pelo método de oclusão.
A.1 Massa das lentes
Nas Tabela A.1 e Tabela A.2 são expostos os valores obtidos das pesagens efectuadas a
cada lente, individualmente. Embora tenham sido preparadas um número elevado de lentes,
apenas oito, de cada uma das composições, foram apresentadas, nos estudos da cinética
da libertação de fármaco incorporado por oclusão e por absorção.
Tabela A.1 – Massa individual das lentes de composição HEMA e MAA.
118,0
143,3
145,7
147,9
133,6
135,2
144,0
138,8
131,5
138,8
143,0
143,0
128,9
132,7
74
Massa das Lentes HEMA e MAA (mg)
Brancas
Com fármaco incorporado por oclusão
144,9
158,7
136,9
126,5
156,1
154,5
130,4
154,8
152,7
138,4
149,1
141,4
131,0
151,2
148,7
126,2
157,8
146,9
146,2
156,5
153,8
138,1
151,2
139,8
153,6
139,4
153,4
138,6
148,6
129,0
149,8
145,8
152,7
144,4
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Anexos
Tabela A.2 – Massa individual das lentes de composição HEMA e MMA.
132,4
132,6
142,0
112,6
131,7
124,5
121,0
125,4
134,5
130,3
139,6
135,4
137,7
137,2
134,0
126,4
123,1
149,0
129,2
Massa das Lentes HEMA e MMA (mg)
Brancas
Com fármaco incorporado por oclusão
130,6
124,2
138,7
137,5
121,8
120,2
135,0
119,9
149,2
120,1
117,8
134,9
138,0
126,9
148,2
109,1
139,7
129,5
150,5
143,5
121,6
125,7
138,0
120,4
136,3
135,7
148,1
144,4
133,3
109,0
145,7
132,6
151,7
120,6
125,4
142,7
132,1
A.2 Dimensões das lentes
Seguidamente são apresentados os valores obtidos, com o auxílio de uma craveira digital,
das medidas, diâmetro e espessura, de cada lente. Foram efectuadas cerca de 4 medições
a cada lente.
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
75
Anexos
Tabela A.3 – Diâmetro das lentes com composição HEMA e MAA.
16,84
17,12
17,16
16,89
17,19
17,27
17,31
16,95
17,09
16,94
17,18
16,19
16,56
16,56
16,77
16,90
16,53
17,53
16,68
16,89
16,68
16,76
17,31
17,48
76
16,61
16,72
16,71
17,14
16,85
16,63
16,85
16,86
16,72
16,85
16,91
17,12
17,05
16,78
17,17
16,85
16,62
16,62
16,62
17,09
17,42
17,34
17,32
16,87
Diâmetro das lentes HEMA e MAA (mm)
Brancas
Com fármaco incorporado por oclusão
16,41
16,66
16,64
16,96
17,86
17,73
17,67
16,50
16,96
16,74
16,65
17,37
17,48
17,76
16,63
17,22
16,88
17,00
17,42
17,04
17,77
16,62
17,38
16,79
16,30
17,33
17,14
16,95
16,43
17,01
16,74
17,46
17,40
17,35
17,05
16,58
17,04
16,87
17,64
17,22
17,18
16,87
16,62
16,73
16,48
17,52
17,34
17,11
16,78
16,51
16,43
16,61
17,32
17,28
17,26
16,95
17,01
16,61
16,69
17,32
17,10
17,31
17,09
17,16
16,53
16,51
17,13
17,57
17,39
16,94
17,02
16,71
16,85
17,14
16,86
17,27
17,18
17,06
16,81
16,81
16,59
17,29
17,39
17,24
16,68
16,56
16,46
17,15
17,36
17,39
17,39
16,68
17,18
16,54
17,38
17,29
17,29
17,52
16,59
17,35
16,73
17,23
17,56
16,84
17,35
16,80
17,32
16,70
17,09
17,29
17,00
17,43
17,14
17,01
16,57
17,63
17,54
17,00
17,59
17,21
16,64
16,62
17,61
16,97
16,83
17,35
17,35
16,73
16,99
17,45
17,22
17,29
17,33
17,20
16,75
17,01
17,50
17,07
17,31
17,29
16,68
16,64
17,08
17,49
17,16
17,62
17,70
16,70
17,09
16,90
17,34
17,19
17,26
17,38
16,84
16,85
17,11
17,28
17,20
17,44
17,34
16,87
16,67
17,48
17,16
17,44
17,51
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Anexos
Tabela A.4 – Diâmetro das lentes com composição HEMA e MMA.
16,83
16,89
16,78
16,43
16,88
16,89
16,73
16,74
17,76
17,69
17,71
17,55
17,41
17,48
17,39
17,45
16,93
17,22
17,01
16,95
17,18
17,17
17,09
16,75
17,04
16,64
16,28
17,18
16,73
16,57
16,61
16,65
17,39
17,33
16,87
17,56
16,86
16,71
16,59
16,71
17,69
17,71
17,45
17,66
16,43
16,99
17,01
16,84
17,03
17,01
17,02
17,34
17,19
17,37
17,23
16,85
17,82
17,84
17,38
17,87
16,28
16,10
16,32
16,42
17,52
16,81
17,44
17,19
17,33
17,09
16,68
16,63
Diâmetro das lentes HEMA e MMA (mm)
Brancas
Com fármaco incorporado por oclusão
16,38 16,97 16,45 16,88
17,47
17,01
17,45
17,50
16,62 17,09 16,34 17,14
17,21
17,04
17,54
17,58
16,42 17,12 16,70 17,08
17,12
16,77
17,42
17,79
16,51 17,12 16,67 17,14
17,22
17,04
17,25
17,57
16,73 16,83 17,45
16,64
17,12
17,16
17,44
16,65 17,19 16,58
16,55
16,37
16,96
17,44
16,63 15,80 16,73
16,75
17,26
16,97
17,38
16,76 17,34 17,00
16,24
16,72
17,17
17,29
15,98 16,88 17,20
17,44
17,65
17,21
17,70
15,89 16,59 17,02
17,48
17,31
16,63
17,67
16,13 16,48 16,92
17,04
17,64
17,15
17,76
16,43 16,75 16,64
17,53
17,51
16,66
17,77
17,41 17,49 16,41
16,54
17,08
17,81
16,95
17,39 17,44 15,92
16,40
17,18
17,71
17,05
17,31 17,26 16,24
16,50
17,27
17,82
16,87
17,41 17,25 16,45
16,06
17,35
17,47
16,78
17,33 16,41 16,41
17,32
17,44
17,16
16,95
17,21 16,76 17,18
16,57
17,34
17,34
17,09
17,28 16,81 16,29
17,34
17,20
17,28
16,94
17,31 16,82 16,26
16,42
17,27
17,05
17,18
17,77 16,79 17,29
17,43
16,72
16,98
17,24
17,65 17,08 17,37
17,25
16,74
16,11
17,39
17,38 16,77 17,21
17,20
15,32
17,31
17,52
17,03 16,75 17,13
17,08
15,74
17,10
17,35
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
77
Anexos
Tabela A.5 – Espessura das lentes com composição HEMA e MAA.
0,51
0,48
0,49
0,49
0,49
0,46
0,47
0,46
0,50
0,50
0,50
0,48
0,49
0,50
0,50
0,54
0,54
0,51
0,51
0,55
0,56
0,50
0,51
0,54
78
0,50
0,51
0,53
0,50
0,53
0,51
0,52
0,52
0,54
0,54
0,55
0,53
0,50
0,48
0,52
0,51
0,52
0,57
0,52
0,52
0,51
0,52
0,51
0,50
Espessura das lentes HEMA e MAA (mm)
Brancas
Com fármaco incorporado por oclusão
0,50
0,53
0,51
0,58
0,58
0,53
0,51
0,50
0,50
0,51
0,58
0,58
0,49
0,54
0,53
0,51
0,51
0,58
0,53
0,50
0,52
0,51
0,51
0,51
0,61
0,52
0,49
0,50
0,55
0,59
0,50
0,55
0,51
0,52
0,51
0,54
0,53
0,52
0,55
0,52
0,51
0,51
0,59
0,55
0,54
0,54
0,55
0,52
0,47
0,55
0,55
0,66
0,54
0,53
0,51
0,50
0,54
0,52
0,53
0,56
0,49
0,51
0,51
0,53
0,53
0,53
0,59
0,51
0,50
0,49
0,53
0,53
0,53
0,55
0,51
0,51
0,47
0,52
0,53
0,54
0,55
0,53
0,54
0,50
0,53
0,46
0,50
0,62
0,48
0,51
0,55
0,58
0,51
0,49
0,63
0,47
0,51
0,51
0,55
0,51
0,49
0,61
0,50
0,50
0,47
0,52
0,54
0,50
0,61
0,48
0,51
0,50
0,49
0,54
0,51
0,56
0,50
0,51
0,51
0,49
0,54
0,49
0,58
0,51
0,51
0,50
0,49
0,52
0,51
0,62
0,51
0,51
0,50
0,48
0,53
0,51
0,58
0,51
0,50
0,51
0,49
0,59
0,50
0,66
0,42
0,52
0,50
0,51
0,59
0,50
0,55
0,49
0,52
0,49
0,51
0,55
0,51
0,57
0,52
0,53
0,50
0,51
0,57
0,56
0,50
0,46
0,50
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Anexos
Tabela A.6 – Espessura das lentes com composição HEMA e MMA.
0,46
0,46
0,42
0,44
0,45
0,46
0,47
0,46
0,5
0,52
0,45
0,46
0,42
0,44
0,48
0,49
0,5
0,52
0,54
0,49
0,45
0,48
0,55
0,49
0,49
0,48
0,52
0,48
0,55
0,50
0,50
0,52
0,53
0,48
0,52
0,48
0,49
0,48
0,47
0,47
0,47
0,49
0,49
0,52
0,42
0,45
0,49
0,47
0,47
0,41
0,47
0,48
0,49
0,48
0,48
0,49
0,49
0,48
0,42
0,47
0,51
0,44
0,40
0,50
0,47
0,49
0,47
0,54
0,49
0,48
0,46
0,52
Espessura das lentes HEMA e MMA (mm)
Brancas
Com fármaco incorporado por oclusão
0,47
0,42
0,51
0,52
0,44
0,47
0,49
0,48
0,49
0,47
0,49
0,56
0,50
0,49
0,47
0,47
0,49
0,48
0,49
0,56
0,46
0,45
0,49
0,47
0,50
0,47
0,48
0,56
0,45
0,45
0,46
0,46
0,48
0,46
0,50
0,43
0,46
0,44
0,51
0,50
0,46
0,47
0,43
0,47
0,43
0,51
0,51
0,48
0,45
0,48
0,46
0,42
0,47
0,48
0,47
0,48
0,47
0,45
0,45
0,50
0,55
0,50
0,48
0,49
0,49
0,46
0,51
0,47
0,51
0,53
0,49
0,48
0,47
0,49
0,48
0,50
0,48
0,47
0,48
0,49
0,47
0,49
0,49
0,50
0,51
0,46
0,49
0,50
0,50
0,42
0,49
0,42
0,48
0,53
0,55
0,53
0,44
0,48
0,43
0,50
0,49
0,51
0,54
0,47
0,50
0,45
0,48
0,48
0,47
0,52
0,48
0,53
0,45
0,52
0,47
0,50
0,48
0,48
0,53
0,51
0,50
0,46
0,51
0,47
0,48
0,53
0,46
0,49
0,49
0,50
0,46
0,52
0,46
0,47
0,45
0,51
0,50
0,47
0,57
0,46
0,44
0,45
0,48
0,51
0,47
0,48
0,50
0,44
0,47
0,42
0,50
0,48
0,50
0,48
0,46
0,44
0,42
0,49
0,51
0,47
0,48
0,44
0,44
0,42
0,50
0,46
0,53
0,5
0,44
0,46
0,44
0,50
A.3 Massa de maleato de timolol nas lentes incorporado por oclusão
Tal como referido na secção 2.3.1, após a preparação da solução de polímero e da junção
do fármaco, a mistura homogénea é colocada na estufa durante 24 horas. Após esse
procedimento, são obtidas as membranas poliméricas que, apenas, depois de cortadas em
pequenos discos, tomam a designação de lentes.
Para determinação da massa, média, de maleato de timolol em cada lente, foi necessário
saber a quantidade de fármaco que inicialmente se tinha colocado na mistura reaccional, a
massa das membranas poliméricas obtidas, e a massa média das lentes. Valores indicados
na Tabela A.7.
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
79
Anexos
Tabela A.7 – Massa das membranas poliméricas, massa média de uma lente e massa de maleato de
timolol incorporado nas membranas e em uma lente das diferentes composições preparadas.
Massas (mg)
massa de fármaco nas membranas (mg)
massa das membranas (mg)
massa de uma lente (mg)
massa de fármaco numa lente (mg)
HEMA e MAA
20,7 ± 0,1
7192,5 ± 0,1
151,1 ± 5,4
0,435 ± 0,013
HEMA e MMA
10,0 ± 0,1
4070,9 ± 0,1
127,8 ± 10,5
0,314 ± 0,021
Seguidamente é apresentada a expressão utilizada no cálculo da massa de maleato de
timolol presente numa lente.
(A.1)
Em que:
é a massa de maleato de timolol presente, em média, em cada lente,
com fármaco incorporado por oclusão;
é a massa, média, de cada lente;
é a massa de maleato de timolol incorporado nas membranas
poliméricas;
é a massa da membranas poliméricas obtidas.
80
Elsa Alexandra do Nascimento Ribeiro
Anexos
B Cinética de libertação do maleato de timolol em lentes com
composição HEMA e MMA
Nesta secção são apresentados os perfis de libertação do maleato de timolol, em lentes com
composição HEMA e MMA, obtidos através da monitorização contínua e descontínua da
concentração de fármaco no meio de libertação.
B.1 Monitorização contínua da concentração de maleato de timolol no meio
de libertação, para lentes com fármaco incorporado por oclusão
No gráfico da Figura B.1 estão representadas as curvas de absorvância obtidas durante a
libertação do fármaco no soro fisiológico, que foi monitorizada continuamente, assim como a
média dos ensaios realizados com lentes “brancas” de composição HEMA e MMA, com o
respectivo desvio padrão.
Ensaios
1
2
3
4
5
branca
0,300
Absorvância
0,250
0,200
0,150
0,100
0,050
0,000
0
2
4
6
8
10 12
Tempo (h)
14
16
18
20
22
24
Figura B.1 – Monitorização contínua da libertação do maleato de timolol em lentes com o fármaco ocluso
e em lentes “brancas” com composição HEMA e MMA (λmáx = 293 nm).
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Anexos
B.2 Monitorização descontínua da concentração de maleato de timolol no
meio de libertação, de lentes com fármaco incorporado por oclusão
No gráfico da Figura B.2 encontram-se representadas as curvas de absorvância obtidas da
libertação do maleato de timolol, que foi monitorizada descontinuamente, assim como a
média dos ensaios realizados com lentes “brancas” de composição HEMA e MMA, com o
respectivo desvio padrão.
Ensaios
6
7
8
branca
0,300
Absorvância
0,250
0,200
0,150
0,100
0,050
0,000
0
2
4
6
8
10 12 14
Tempo (h)
16
18
20
22
24
Figura B.2 – Monitorização descontínua da libertação do maleato de timolol em lentes com o fármaco
ocluso e em lentes “brancas” com composição HEMA e MMA (λmáx = 293 nm).
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Anexos
C Cálculo das incertezas
Nesta secção são apresentadas as expressões utilizadas da determinação das incertezas
associadas aos valores apresentados ao longo desta dissertação. É relevante referir que
após a determinação do valor da incerteza, este é multiplicado por um factor de expansão
igual a 2, o que permite associar ao resultado um nível de confiança aproximadamente igual
a 95%.
C.1 Cálculo da incerteza associada à percentagem de absorção de água pelas
lentes
A percentagem da capacidade de absorção de água pelas lentes é determinada pela
equação (5).
(C.1)
(
Em que
)
representa a massa da lente após a absorção de água e
representa a massa da lente seca.
Efectuando as derivadas parciais à expressão (C.1) em ordem a cada um dos membros
intervenientes da equação, obtém-se a expressão (C.2) que permite determinar a incerteza
associada ao valor da percentagem de absorção de água.
√(
)
(
)
(C.2)
Em que:
é a incerteza associada ao valor da percentagem de absorção de água;
é o valor da percentagem de absorção de água;
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Anexos
é a incerteza associada ao valor da massa da lente hidratada;
é a massa da lente hidratada;
é a incerteza associada ao valor da massa da lente seca;
é a massa da lente hidratada seca.
C.2 Cálculo das incertezas associadas às curvas de calibração do maleato de
timolol
Sendo as curvas de calibração obtidas, descritas de forma adequada pelo modelo de
regressão designado por método dos mínimos quadrados (polinómio do 1º grau, de acordo
com a norma ISO 8466/1), o desvio padrão residual da curva de calibração é determinado
através da expressão representada pela equação (C.3).
⁄
√∑
(
(
))
(C.3)
Em que:
⁄
é o desvio padrão residual da curva de calibração;
é a ordenada na origem da recta de calibração;
é o declive da curva de calibração;
é o número de leituras de padrões utilizados no traçado da curva de calibração;
é a concentração de cada um dos
padrões de calibração;
é o sinal instrumental de cada padrão de calibração.
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Anexos
C.3 Cálculo da incerteza associada à concentração de maleato de timolol
Seguidamente é apresentado o cálculo da incerteza associada às concentrações de maleato
de timolol, obtidas através das curvas de calibração do fármaco.
Representado a curva de calibração com a expressão genérica:
(C.4)
Em que
representa a absorvância obtida para uma solução de concentração
declive da curva de calibração e
,
é o
a ordenada na origem da recta de calibração.
Efectuando as derivadas parciais da expressão de
em ordem a cada um dos membros
intervenientes da equação, obtém-se a expressão (C.5) que permite determinar a incerteza
associada ao valor da concentração determinado através de cada uma das curvas de
calibração do maleato de timolol.
√(
)
(
)
(
)
(C.5)
Em que:
é a incerteza associada ao valor da concentração;
é o valor da concentração;
é a incerteza associada ao valor do declive da curva de calibração;
é o declive da curva de calibração;
é a incerteza associada ao valor da ordenada na origem da curva de calibração;
é a ordenada na origem da curva de calibração.
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Anexos
C.4 Cálculo da incerteza associada à massa de fármaco em solução, massa
de fármaco incorporada por soaking, massa de fármaco libertada no meio
de libertação e percentagem de fármaco libertado
O cálculo das incertezas associadas à massa de fármaco na solução utilizada no estudo de
absorção (soaking), à massa de fármaco incorporada por soaking, à massa de fármaco
libertada no meio de libertação e à percentagem de fármaco libertado, baseia-se nas
expressões apresentadas em bibliografia (IPAC, 2007).
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