Preparação de micro-esferas de quitosano para imobilização de fármacos

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Química apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbrados fármacos existentes para o tratamento de certas doenças, como o cancro, não conseguem, em muitos casos, alcançar o alvo a que se destinam em quantidades viáveis, sendo distribuídos por diversos tecidos ou órgãos que não fazem parte do caminho patológico, podendo provocar graves efeitos secundários. Para contornar este problema, utilizam-se sistemas de libertação controlada de fármacos, muitas vezes constituídos por microsferas de polímeros naturais, como o quitosano e a gelatina, amplamente utilizados em aplicações farmacêuticas devido às suas propriedades. Estes são biodegradáveis, biocompatíveis e não tóxicos. Nesta Dissertação, pretendeu-se desenvolver microsferas de quitosano e gelatina reticuladas com genipin para incorporação de um fármaco anticancerígeno, o 5-Fluorouracil. O método usado para a produção das partículas foi uma emulsão água-em-óleo com reticulação química, onde se variou a relação entre as concentrações mássicas de quitosano e gelatina. Inicialmente, foram realizados cinco ensaios, onde se destacaram três tipos de microsferas: de quitosano e gelatina em proprorções mássicas iguais, de quitosano e gelatina na proporção mássica 3:1, e as de quitosano. Estas foram usadas para avaliação do efeito da razão quitosano/gelatina na morfologia, e nos perfis de libertação de fármaco. Em termos de morfologia, os três tipos de microsferas foram observados ao microscópio óptico e as suas fotografias analisadas pelo software de análise de imagem Image J. Este permitiu obter valores para área projectada (de onde se retirou o diâmetro equivalente), circularidade e roundness. Observou-se um diâmetro equivalente médio de 14 μm para as microsferas de quitosano e de quitosano e gelatina na proporção mássica de 1:1, enquanto para as microsferas de quitosano e gelatina na proporção mássica de 3:1 este foi de cerca de 6 μm. A esfericidade das microsferas preparadas nos três ensaios foi confirmada pelos valores de circularidade e roundness, que se encontraram próximos de 1. A libertação de fármaco foi feita com microsferas com o fármaco modelo 5- Fluorouracil incorporado e imersas numa solução de PBS, tendo-se medido a absorvância do sobrenadante em diversos intervalos de tempo, num espectrofotómetro UV/Visível, ao longo de vinte e quatro horas. Observou-se que as microsferas de quitosano possibilitaram uma maior incorporação de 5-Fluorouracil, cerca de 18% do valor teórico esperado, enquanto as microsferas de quitosano e gelatina na proporção de 1:1 e as de quitosano e gelatina na proporção de 3:1 permitiram a passagem de 13% e 10%, respectivamente, traduzindo a grande perda de fármaco ao longo do processo. As microsferas de quitosano e gelatina na proporção mássica de 1:1 foram aquelas que demonstraram uma libertação de fármaco mais lenta, tendo libertado 98% do fármaco ao fim de oito horas, enquanto as restantes permitiram a difusão da mesma quantidade em apenas três horas.Some of the existing drugs for the treatment of certain diseases cannot reach their target in effective quantities. When this happens they are instead distributed to other tissues and organs, which don’t belong to the pathologic path and can induce serious side effects. Controlled drug release systems, such as microspheres, are being used as a solution for this problem. Microspheres can be made from natural polymers like chitosan and gelatin, which are widely use in pharmaceutical applications due to their biodegradable, biocompatible and nontoxic properties. This work aimed to develop microspheres of chitosan and gelatin cross-linked with genipin loaded with 5-Fluorouracil, an antitumor drug. A water-in-oil emulsion method was chosen for the creation of these particles. Five sets were made where the weight ratio of chitosan and gelatin varied. Three of them were chosen to evaluate the effect of the different ratios on the size, shape and drug release profile: those made just with chitosan, those with a weight ratio of 1:1 of chitosan and gelatin, and a set with a weight ratio of 3:1 of chitosan and gelatin. The three types of microsphere were observed in an optical microscope and its images were analysed using Image J software. This provided values for the projected area (from where the equivalent diameter was calculated), circularity and roundness. The chitosan microspheres and those developed with a chitosan/gelatin ratio of 1:1 exhibited an equivalent diameter of 14 μm, while the microspheres developed with a chitosan/gelatin ratio of 3:1 exhibited a 6 μm equivalent diameter. The values obtained for the circularity and roundness of all the types of microspheres (close to 1) confirmed their spherical shape. Microspheres loaded with the antitumor drug 5-Flurouracil and immersed in PBS were used to evaluate the drug release profiles for each type of microspheres developed. The absorbance of the supernatant was measured by a UV/Visible spectrophotometer during twenty four hours, at different time intervals. The chitosan microspheres were able to incorporate about 18% of the drug weight expected, whereas the others showed an inclusion of 13% and 10% for the microspheres developed with a chitosan/gelatin ratio of 1:1 and a ratio of 3:1, respectively. This demonstrates the drug losses during the process of making the microspheres. The microspheres developed with a chitosan/gelatin ratio of 1:1 allowed the slowest release of the drug, having released 98% of the drug after eight hours, while the other ones allowed the release of the same amount of drug in only three hours