Monitoring the formation of polymeric microparticles encapsulating active principles

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Química apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaA tecnologia de microencapsulação tem sido muito desenvolvida nos últimos anos em diferentes áreas e, na indústria farmacêutica, já é amplamente utilizada com diferentes objetivos, tais como: proteção, mascaramento do sabor, libertação controlada de fármacos, entre outros. Deste modo, o estudo da cinética da formação das partículas torna-se uma importante ferramenta na otimização de formulações e condições de operação do microencapsulamento. O objetivo deste trabalho foi monitorizar online a cinética da formação das micropartículas de etilcelulose, com e sem ingrediente ativo (ibuprofeno). Para tal, utilizou-se o método de emulsificação/evaporação do solvente e definiu-se inicialmente uma formulação base através de testes offline, que depois foi adaptada para a monitorização online por espectroscopia de difração laser (LDS – Laser Diffraction Spectroscopy). Planearam-se um conjunto de testes que avaliaram a influência de parâmetros na cinética da formação das micropartículas, nomeadamente, fração volumétrica da fase dispersa, viscosidade da fase dispersa, concentração de surfactante, velocidade de agitação e concentração de fármaco na fase dispersa. Avaliou-se as distribuições de tamanhos das gotas/partículas ao longo da emulsificação, e as partículas produzidas foram caracterizadas, determinando-se o rendimento global, a distribuição de tamanhos, e recolhendo-se imagens de microscópio ótico e eletrónico de varrimento. Concluiu-se que, através do método de emulsificação/evaporação do solvente é possível obter partículas formuladas e processadas de maneira simples e eficaz. Concluiu-se também que a monitorização online da cinética da formação das partículas em LDS é viável, e com exceção do estudo da influência da concentração de fármaco na fase dispersa, todos os outros estudos apresentaram distribuições de tamanhos das gotas/partículas ao longo da emulsificação sensíveis às variações dos parâmetros ou condições de operação. Verificou-se também que em todos os estudos o rendimento global dos testes é muito sensível as variações dos parâmetros e condições de operação, aumentando significativamente com a redução da fração volumétrica ou aumento da concentração de surfactante. A morfologia das partículas foi fortemente influenciada pelo aumento da viscosidade da fase dispersa e pelo aumento da concentração de fármaco, deixando as partículas produzidas má formadas e pouco esféricas. Verificou-se que a velocidade de agitação é a condição de operação que mais exerce influência sobre o tamanho das partículas produzidas, reduzindo-as significativamente.Microencapsulation technology has been greatly developed in recent years in different areas and in the pharmaceutical industry, it is already widely used for different purposes, such as: protection, taste masking, controlled drug delivery, among others. Thus, the study of the kinetics of formation of particles becomes an important tool in optimizing formulations and microencapsulation operating conditions. The objective of this study was online monitor the kinetics of formation of microparticles of ethyl cellulose, with and without active ingredient (ibuprofen). For this, we used the method of emulsification/solvent evaporation and initially defined by a base formulation offline test, which was later adapted for the online monitoring by laser diffraction spectroscopy (LDS - Laser Diffraction Spectroscopy). They planned a set of tests that assessed the influence of the kinetic parameters of the formation of microparticles, in particular, the volume fraction of the disperse phase, viscosity of the dispersed phase, surfactant concentration, stirring rate and drug concentration in the dispersed phase. We evaluated the size distributions of the droplets/particles during the emulsification and the particles produced were characterized by determining the overall yield, the size distribution and collecting up images of the optical microscope and scanning electron microscope. It was concluded that, through the method of emulsification/solvent evaporation is possible to obtain particles formulated and processed in a simple and effective way. It was also found that online monitoring of the kinetics of formation of particulate LDS is feasible, and except for the study of the influence of drug concentration in the dispersed phase, all other studies showed size distributions of the droplets/particles during the emulsification sensitive to variations in parameters or operating conditions. It was also found that in all studies the overall yield of the tests is very sensitive to variations in parameters and operating conditions, increasing significantly with the reduction of the volume fraction or increased surfactant concentration. The morphology of the particles was strongly influenced by increasing the viscosity of the dispersed phase and the increase of drug concentration, leaving the formed particles produced bad and little spherical. It was found that the stirring speed is the operating condition which most influences the size of particles produced by reducing them significantly