Evaluation of the anticoagulant and antithrombotic activity of enoxaparin encapsulated in nanoparticles in model of deep vein thrombosis in rats

A Trombose Venosa Profunda (TVP) é definida como uma oclusão parcial ou total da circulação venosa profunda. A heparina é um fármaco com ação anticoagulante e antitrombótica utilizado desde 1930. O custo, a via de administração (endovenosa ou subcutânea) e as doses repetidas são algumas das limitações do seu uso. Assim, o desenvolvimento de um produto que possa ser administrado por via subcutânea ou oral em um menor número de aplicações, torna-se um importante desafio e de grande aplicabilidade clínica. Sistemas de liberação sustentada permitem que o fármaco seja encapsulado e liberado gradativamente. Este estudo constituiu na preparação, caracterização e avaliação in vivo de nanopartículas de poli (?-caprolactona) (PCL) e quitosana como carreadores de heparina de baixo peso molecular (enoxaparina). As nanopartículas foram preparadas pelo método de dupla emulsão água/óleo/água e evaporação do solvente. A caracterização das nanopartículas foi realizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV), onde foram observadas partículas esféricas e homogêneas. O diâmetro médio das nanopartículas foi de 512,8 ± 13,8 nm e o potencial zeta foi de +30,9 ± 1,3 mV. A eficiência de encapsulamento, analisada pelo método Azure II foi de 99,04 ± 0,001 %. A atividade anticoagulante in vivo da enoxaparina encapsulada foi avaliada pela atividade anti-Xa plasmática, através de método colorimétrico. Quando a enoxaparina livre foi administrada por via subcutânea observou-se um pico de atividade (0,5 UI/mL) em 1 hora, com um decréscimo gradual até 6 horas. A atividade anticoagulante da enoxaparina encapsulada em nanopartículas manteve-se por até 14 horas, quando foi administrada por via subcutânea, sugerindo que as nanopartículas podem permitir que a enoxaparina seja liberada de forma gradual, podendo ser uma vantagem na prática clínica. Após a administração das nanopartículas por via oral não se observou nenhuma atividade em até 14 horas, sugerindo que as nanopartículas não tenham sido absorvidas ou a enoxaparina tenha sido degradada no trato gastrointestinal. Para avaliação do efeito antitrombótico foi padronizado o modelo de TVP por estase e hipercoagulabilidade em ratos. Após administração subcutânea, houve uma significativa diminuição do tamanho do trombo formado tanto com o emprego de enoxaparina livre (p= 0,002) como após encapsulamento em nanopartículas (p= 0,0411) em comparação ao grupo controle. Quando foram administradas nanopartículas por via oral, os resultados mostraram que não houve diferença estatística em comparação ao grupo controle (p= 0,9476) e a um grupo de nanopartículas vazias (p= 0,9372). Em resumo, o método de dupla emulsão a/o/a mostrou-se eficiente para o encapsulamento de enoxaparina, proporcionando a obtenção de nanopartículas esféricas e com alta eficiência de encapsulamento. Pelos estudos in vivo, a enoxaparina encapsulada mostrou uma atividade anticoagulante com liberação sustentada, por um período superior ao obtido com a enoxaparina livre, com excelente efeito antitrombótico quando administrada por via subcutânea. Contudo, não se observou nenhum efeito anticoagulante ou antitrombótico quando as nanopartículas foram administradas por via oral. Novos experimentos com quitosanas de diferentes massas molares serão necessários na tentativa de possibilitar a absorção oral dessas nanopartículas.Deep vein thrombosis (DVT) is defined as partial or total occlusion of the deep venous circulation. Heparin is a drug with anticoagulant and antithrombotic action used since 1930. The costs, administration vias (intravenous or subcutaneous) and the repeated doses are some limitations of its use. Thus, the development of a product that could be administered subcutaneous or orally in a smaller number of applications becomes a major challenge with huge clinical applicability. Sustained release systems allow the medication to be gradually encapsulated and released. This study was based on the preparation, characterization and in vivo evaluation of nanoparticles of poly (?-caprolactone) (PCL) and chitosan as carriers of low molecular weight heparin (enoxaparin). The nanoparticles were prepared by the double emulsion water/oil/water method and solvent evaporation. The nanoparticles characterization was performed by scanning electron microscopy (SEM), in which were observed spherical and homogeneous particles. The average diameter of the nanoparticles was 512.8 ± 13.8 nm and the zeta potential was +30.9 ± 1.3 mV. The encapsulation efficiency, analyzed by Azure II method, was 99.04 ± 0.001%. The in vivo anticoagulant activity of the encapsulated enoxaparin was evaluated by plasmatic anti-Xa activity performed by colorimetric method. When the free enoxaparin was subcutaneously administered a peak of activity was observed (0.5 IU/mL) in 1 hour with a gradual decrease until 6 hours. The anticoagulant activity of the nanoparticles encapsulated enoxaparin was kept until 14 hours when it was administered subcutaneously, suggesting that nanoparticles may allow the enoxaparin release by a gradual way, what could be an advantage on clinical practice. After the oral administration of the nanoparticles, any activity could be observed in until 14 hours, suggesting that or the nanoparticles might be not absorbed or the enoxaparin might be degraded on the gastrointestinal tract. In order to evaluate its antithrombotic effect, it was standardized a model of DVT by stasis and hypercoagulability in rats. After subcutaneous administration, there was a significative reduction on the thrombus size both with free enoxaparin (p= 0.002) and after encapsulation (p= 0.0411) in comparison with control group. When nanoparticles were administered orally, the results showed no statistical difference compared to the control group (p = 0.9476) and to a group of empty nanoparticles (p = 0.9372). In summary, the double emulsion method w/o/w was efficient for the enoxaparin encapsulation, providing the obtainment of spherical nanoparticles with high encapsulation efficiency. For in vivo studies, the encapsulated enoxaparin showed a sustained release anticoagulant activity for a higher period than that obtained with free enoxaparin, with an excellent antithrombotic effect when administered subcutaneously. However, there was no anticoagulant or antithrombotic effect when the nanoparticles were administered orally. Further experiments with chitosans of different molecular weights will be needed on the attempt to allow the oral absorption of these nanoparticles