Biological evaluation of a Ropivacaine formulation in hydroxypropyl-beta-cyclodextrin prepared in a scaled up process

Orientador: Eneida de PaulaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: Anestésicos locais de longa duração são mundialmente empregados, especialmente em procedimentos cirúrgicos. A Ropivacaina (RVC) é um novo anestésico, considerado de longa duração e que apresenta maior segurança em relação a efeitos adversos como toxicidade ao sistema cardiovascular. A veiculação de anestésicos locais em ciclodextrinas tem sido avaliada como uma maneira de prolongar o tempo de duração da anestesia e diminuir a toxicidade sistêmica destes fármacos. Ciclodextrinas são oligossacarídeos cíclicos capazes de formar complexos de inclusão com moléculas ¿convidadas¿, em geral aumentando a solubilidade aquosa destas. Este trabalho descreve o preparo, a caracterização físico-química e a avaliação do efeito biológico de um complexo de inclusão entre a RVC e a hidroxipropil-beta-ciclodextrina (HP-b-CD). O complexo foi preparado misturando-se quantidades apropriadas de HP-b-CD e RVC, na proporção molar de 1:1, sob agitação em meio aquoso; após secagem em spraydryer o complexo sólido foi ressuspendido em tampão Hepes 20 mM e NaCl 150 mM, pH 7,4. A estequiometria do complexo (1:1) foi determinada através do Método de Variação Contínua. A formação do complexo de inclusão foi confirmada pelas técnicas de Calorimetria Diferencial de Varredura, Raios-X e RMN. O efeito anestésico do complexo RVC:HP-b-CD (0,125%, 0,25 e 0,5%) foi avaliado em relação à RVC livre (comercial), em iguais concentrações através do teste de bloqueio do nervo infraorbital, em ratos. Os resultados mostraram aumento no efeito anestésico total (54,5%, 53,3% e 20,0%, respectivamente) e no tempo para recuperação (42,9%, 44,4% e 18,8%, respectivamente) pelo complexo em relação à RVC comercial. A cardiotoxicidade foi avaliada através de medidas de eletrocardiograma, em ratos. Os resultados mostraram que o complexo RVC:HP-b-CD não aumentou o efeito tóxico da RVC livre, apesar de a complexação ter aumentado a quantidade de RVC solúvel em água e o efeito anestésico. Em conclusão: em animais, o complexo da RVC em HP-b-CD mostrou-se uma formulação anestésica de longa duração promissora, possibilitando o uso de doses sub-clínicas e com efeitos similares aos da RVC 0,5% ou ainda como alternativa ao uso da bupivacaína, o anestésico de escolha em bloqueios de longa duração, mas também o mais cardiotóxico. Estes resultados foram obtidos em escala prévia à escala piloto, mostrando que a produção do complexo RVC:HP-b-CD foi adequadamente escalonada para as etapas subseqüentes de desenvolvimento farmacêuticoAbstract: Long-acting local anesthetics (LA) are worldwide used, mainly for surgical procedures. Ropivacaine (RVC) is a new, long-acting LA, with increased cardiovascular safety, in comparison to other anesthetics. The delivery of LA in carriers such as cyclodextrins has been investigated in order to increase the nonciceptive action and to reduce the systemic toxicity of these compounds. Cyclodextrins are cyclic oligosaccharides with a somewhat lipophilic central cavity that is able to form inclusion complexes with guest molecules, increasing their water solubility. Here we report the preparation, physicochemical characterization and evaluation of the biological activity of an inclusion complex, formed between RVC and hydroxypropyl-beta-cyclodextrin (HP-b-CD). The complex was obtained by mixing appropriate amounts of HP-b-CD and RVC (1:1, molar ratio) in water; the solution was spray-dried and the solid complexes were suspended in 20mM HEPES buffer with 150mM NaCl, pH 7.4. The 1:1 stoichiometry of the complex was determined through the Continuous Variation Method. Differential Scanning Calorimetry, X-Rays and the NMR analysis confirmed the formation of the inclusion complex. The anesthetic effect of the RVC:HP-b-CD complex (0,125%, 0,25 e 0,5%) was compared to that elicited by plain RVC solutions of equivalent concentrations, using the infraorbital nerve-blockade test in rats. The results show that the RVC:HP-b-CD complex improved both the total anesthetic effect (54.5%, 53.3% and 20.0%, respectively) and the time for recovery (42.9%, 44.4% and 18.8%, respectively), in comparison to RVC solutions. The cardiotoxicity was evaluated by electrocardiography, in rats. The results show no enhancement of the heart toxic effect of RVC under complexation, in spite of the increased amount of available (water soluble) RVC and improved anesthetic effect. In conclusion: we found in rats that the RVC:HP b-CD complex is a promising long-acting anesthetic formulation, allowing the use of sub-clinic doses that reach the same anesthetic effects of 0.5% RVC or even ¿ at the therapeutic doses of 0.5% - to replace Bupivacaine, the drug-of-choice in long term anesthesia, but also the more toxic. Finally, these results were obtained in a scale previous the pilot scale and show the feasibility of the scale up procedure adopted, looking forward the technologic development of a pharmaceutical productMestradoBioquimicaMestre em Biologia Funcional e Molecula