APLICAÇÃO DE COMPÓSITOS HIDROXIAPATITACOLÁGENO NA LIBERAÇÃO IN VITRO DE FÁRMACOS

Diante disso, surgem pesquisas relacionadas a materiais com potencial para serem utilizados em implantes com capacidade de impedir tais problemas. A hidroxiapatita vem sendo alvo de estudos, visto que possui semelhança com a fase mineral do osso humano, apresenta biocompatibilidade e osteocondução. Ademais, existem estudos que comprovam sua atividade antimicrobiana, a qual pode ser potencializada sendo dopada com prata ou com a incorporação de antibióticos. Do mesmo modo, a utilização de hidroxipatita como suporte à incorporação de fármacos também tem sido relatada, sendo que essa possibilidade se dá a partir da morfologia porosa dos fosfatos de cálcio. Portanto, este trabalho tem como objetivo, sintetizar hidroxiapatita pelos métodos de precipitação e sol-gel e, posteriormente, preparar compósitos hidroxiapatita:colágeno, adicionando um antimicrobiano ao material resultante.

Método de precipitação e método sol-gel 7 2. Atividade antimicrobiana da hidroxiapatita 8 2. Ação de antibióticos 10 2. Dispositivos de liberação controlada de fármacos 11 2. Principais tipos de nanopartículas carreadoras 12 2. Hemocompatibilidade in vitro 20 3. Atividade antimicrobiana de hidroxiapatitas 21 3. Método por contato direto 21 3. Método por disco-difusão 21 3. Estudo da liberação de fármaco in vitro 22 3. As propriedades físico-químicas da hidroxiapatita são dependentes do método de síntese empregado. Acredita-se que essas propriedades influenciam nas propriedades de compósitos contendo hidroxiapatita e, consequentemente, influenciam na cinética de liberação do fármaco. Por exemplo, a razão Ca/P é uma propriedade importante dependente do método de síntese da hidroxiapatita que influencia na solubilidade de fosfatos de cálcio (SANTOS et al. O uso do colágeno se justifica uma vez que este composto promove cicatrização de fraturas e regeneração óssea, é um agente hemostático, possui baixo índice de irritabilidade ou alergenicidade, é biodegradável, possui habilidade em promover crescimento celular e é de fácil obtenção.

Deve-se destacar que o colágeno é a matriz em que os sais de fosfato de cálcio se depositam para dar origem ao tecido ósseo (OGAWA, PLEPIS, 2002). Hidroxiapatita Dentre as cerâmicas de fosfato de cálcio, a hidroxiapatita (HAp), de fórmula molecular Ca10(PO4)6(OH)2, se apresenta como material referência na área de biomateriais. As características citadas anteriormente acerca dos fosfatos de cálcio, como a semelhança com a fase mineral de ossos, excelente biocompatibilidade e osteocondutividade, oportunizam a aplicação e utilização da HAp em relação a implantes dentários e ósseos. Além disso, a hidroxiapatita vem sendo estudada como suporte à incorporação de fármacos em sua superfície, sendo que essa possibilidade se dá a partir da morfologia porosa dos fosfatos de cálcio (SANTOS et al.

A hidroxiapatita é comumente preparada pelos métodos de precipitação (MONMATURAPOJ, 2008; ABIDI, MURTAZA, 2014), sol-gel (SANOSH et al. COSTESCU et al. COSTA et al. Atividade antimicrobiana da hidroxiapatita Existem diversos estudos sobre o potencial antimicrobiano da HAp. A maioria dos trabalhos pesquisados apresentam testes com as bactérias Staphylococcus aureus e Escherichia coli. Observa-se que a inibição de crescimento microbiano depende do método de síntese da hidroxiapatita. Stanic et al. aureus e E. coli, respectivamente. A hidroxiapatita preparada pelo método hidrotermal mostrou efeito inibitório de 95,0% e 0,0% para S. aureus e E. coli, respectivamente. aureus. Com a presença de ciprofloxacino em filmes finos de C-HAp e tetraciclina nos filmes finos de T-HAp, houve aumento do efeito antibacteriano contra os dois tipos de bactérias. Os filmes finos dopados com prata Ag:HAp, T-Ag:HAp e C-Ag:HAp apresentaram atividade antimicrobiana rápida contra E.

coli, após 6 horas. Fu et al. coli e S. aureus. Também foi observada excelente biocompatibilidade com fibroblastos pulmonares humanos, que mostraram forte ligação nos filmes de quitosana com citotoxicidade mínima. Wang et al. prepararam compósitos de quitosana contendo hidroxiapatita dopada com prata e testaram suas propriedades antibacterianas. Portanto, os resultados indicaram que resíduos ósseos podem ser usados para obtenção de hidroxiapatitas com atividade antimicrobiana. Ação de antimicrobianos O tratamento antimicrobiano aproveita-se das diferenças bioquímicas que existem entre os microrganismos e os seres humanos. Os fármacos antimicrobianos são seletivamente tóxicos, ou seja, eles têm capacidade de lesar ou matar os microrganismos invasores sem prejudicar as células do hospedeiro. Porém, a concentração do fármaco deve ser cuidadosamente controlada para atingir o microrganismo, enquanto ainda está sendo tolerada pelo hospedeiro (WHALEN, FINKEL, PANAVELIL, 2016).

Os antibióticos podem ser classificados de diversas formas, de acordo com a estrutura química, mecanismo de ação, tipos dos microrganismos alvo, espectro de atividade, tipo de ação (SILVA, 2010). As nanopartículas poliméricas são sistemas carreadores de fármacos que apresentam diâmetro inferior a 1 µm. São classificadas em dois tipos de estruturas: nano cápsulas e nano esferas. As nano cápsulas são sistemas de revestimento do tipo reservatório, com núcleo oleoso, onde o fármaco pode estar dissolvido no núcleo ou adsorvido na parede polimérica, podendo estar no estado sólido ou líquido. Neste caso, o princípio ativo é revestido por uma membrana polimérica ou parede permeável (Fig. a e 1b). Além disso, são moléculas de superfície exterior polar e uma cavidade apolar.

Devido ao caráter hidrofílico da superfície exterior, as ciclodextrinas são solúveis na água, ao mesmo tempo que disponibilizam uma cavidade apolar capaz de formar complexos de inclusão com vários tipos de moléculas hóspede (MARTINS, VEIGA, 2002). Já os dendrímeros são estruturas quase esféricas, de dimensão nanométrica, com grande número de subgrupos funcionais reativos e espaços interiores protegidos. O uso de dendrímeros como carreadores de fármacos, pode aumentar sua solubilidade, por meio da encapsulação no interior da estrutura do dendrímero devido ao efeito hidrofóbico (CHENG, XU, 2008). Tipos de dispositivos de liberação controlada de fármacos Os dispositivos de liberação controlada podem ser classificados de acordo com seu mecanismo de liberação.

O fármaco é liberado por difusão através da membrana de revestimento, que pode ser microporosa ou não apresentar poros (Fig. WISE, 2000). Figura 4 - Sistema reservatório: a água penetra na FF e dissolve o fármaco, o qual difunde através da membrana de revestimento presente na superfície da FF. Fonte: Pezzini, Silva e Ferraz, 2007. O sistema de bombas osmóticas consiste em núcleo circundado por uma membrana semipermeável contendo um orifício de diâmetro pequeno. Foi alcançada uma liberação máxima em torno de 90% para HAp:col (com colágeno tratado por 24 horas) e 75% para HAp:col (com colágeno tratado por 48 horas), após 10 horas de imersão. Os resultados indicam que os diferentes tempos de tratamento alcalino no colágeno afetam a liberação do antibiótico.

Ferraz et al. estudaram o desenvolvimento de medicamentos com sistema de liberação prolongada, utilizando microesferas de nano-hidroxiapatita (HAp) com antibióticos. Amoxicilina + ácido clavulânico e eritromicina foram os antibióticos analisados, sendo que, Staphilococcus aureus foi usado para testar eritromicina e amoxicilina + ácido clavulânico, e Escherichia coli, para testar amoxicilina. As nano-HAp revestidas com PGA-PEG demonstraram ser internalizadas nos osteoblastos. Estudos preliminares de dose máxima tolerada in vivo mostraram que as nano-HAp revestidas por PGA-PEG apresentaram menor toxicidade comparadas à nano-HAp não revestida, mostrando potencial como sistema de liberação controlada para estatinas destinadas ao tratamento de patologias ósseas. Jagadale, Jagtap, Bamane (2015) prepararam hidroxiapatita dopada com Fe nanocristalina bioativa (Fe:HAp). A estabilidade térmica dos materiais foi verificada através da análise termogravimétrica e térmica diferencial (TG-DTA), as caracterizações estruturais das amostras foram realizadas pela técnica de difração de raios-X (DRX) e a formação de fase de Fe-HAp foi determinada por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR).

O estudo demonstrou que HAp dopada com Fe foi eficiente para adsorver e controlar a liberação de norfloxacino, o que sugere que sua aplicação seja possível para outros antibióticos. sintetizaram compósitos de hidroxiapatita-ciprofloxacino usando um método de precipitação química e avaliaram as propriedades e o perfil de liberação in vitro da droga. A caracterização físico-química foi realizada por Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Difração de Raios-X (XRD) e Espalhamento de Luz Dinâmico (DLS). A determinação de ciprofloxacino foi realizada por Cromatografia Liquida de Alta Eficiência (HPLC), resultando em boa eficiência de incorporação do medicamento (18,13%). Os resultados obtidos mostraram que o compósito de HAp-ciprofloxacino exibiu atividade antibacteriana. Nabipour, Nourbakhsh, Baniasadi (2018) testaram sistemas de nano-compósitos de ácido polilático-hidroxiapatita-gelatina para a liberação controlada de ibuprofeno.

O sólido resultante será deixado em contato com a solução-mãe por 24 horas. Após, o sólido será filtrado, lavado com 200 mL de água destilada e seco a 70 ºC por 2 horas (RIGO, GEHRKE, CARBONARI, 2007; NAYAK, 2010). O material obtido será calcinado a 700 ºC por 1 hora. Preparação dos compósitos hidroxiapatita:colágeno Inicialmente, a hidroxiapatita, o colágeno e o fármaco serão tamisados de maneira a alcançar uma granulação uniforme. No caso da hidroxiapatita, sempre que necessário, a mesma será triturada utilizando almofariz e pistilo de maneira que todo o material passe pelo tamis. As amostras serão fixadas em fitas de carbono dupla face e levadas ao equipamento para realização das análises. Fluorescência de raios X por energia dispersiva A determinação das razões Ca/P serão realizadas por Espectrometria de Fluorescência de Raios X por Energia Dispersiva (XRF), instrumento marca Shimadzu (modelo EDX-8000).

Espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier Análises por espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) serão realizadas para determinar os grupos funcionais presentes nos materiais obtidos utilizando um equipamento Shimadzu, modelo IRSpirit T com acessório MIRacle de Reflexão Total Atenuada Single-Reflection ATR-H. Os espectros serão registrados na faixa de número de onda entre 800 e 3700 cm-1. Hemocompatibilidade in vitro Para provar que a HAp e o Cr-HAp são biocompatíveis com o sangue será realizado um teste de hemólise comparativo (hemocompatibilidade in vitro). Método por contato direto Será preparada uma suspensão bacteriana de 105 células/mL em solução salina (NaCl 0,85%). Será utilizada uma cepa de Staphylococcus aureus (NEWP0023) neste estudo. Esta suspensão bacteriana será transferida para um Eppendorf contendo 2,0 mg de hidroxiapatita.

Esta mistura será agitada e semeada pelo método spread plate em placas de Petri contendo ágar Mueller-Hinton. Como controle positivo será utilizada uma mistura de suspensão bacteriana com solução salina. Alíquotas de 1 mL serão retiradas em determinados períodos de tempo e repostas com tampão fresco. As alíquotas serão diluídas para 10 mL com PBS e, para estimar a quantidade de medicamento liberada, será medida a absorbância em um espectrofotômetro UV-Vis. Os resultados serão analisados como porcentagem cumulativa de medicamento liberada no meio em função do tempo (OGAWA, PLEPIS, 2002). Análises estatísticas Utilizando o software SASM-Agri versão 8. será utilizado um delineamento inteiramente casualizado. Avaliação da atividade antimicrobiana 8. Testes de liberação de medicamentos in vitro 9. Defesa dos resultados 10.

Correções, adequações e entrega da versão final Este projeto será executado em um período de 6 meses, sendo as etapas distribuídas no tempo de acordo com o Quadro 1. Quadro 1 – Cronograma do projeto. Journal of Materials Science & Technology, v. n. p. AGRAWAL, K. SINGH, G. Influência da nanoestrutura da hidroxiapatita como sistema para liberação de moléculas: estudo da dessorção da albumina. In: CONGRESSO LATINO-AMERICANO DE ÓRGÃOS ARTIFICIAIS E BIOMATERIAIS, 9, 2016, Foz do Iguaçu. Anais. Foz do Iguaçu: Metallum, 2016. CD-ROM. AZEVEDO, M. M. M. Nanoesferas e a liberação controlada de Fármacos. LQES - Laboratório de Química do Estado Sólido, Instituto de Química, UNICAMP, 2002. Physiochemical characterizations of hydroxyapatite extracted from bovine bones by three different methods: Extraction of biologically desirable Hap.

Materials Science and Engineering C. v. n. p. European Journal of Medicinal Chemistry. v. p. CIOCILTEU, M. V. Hidroxiapatita: obtenção, caracterização e aplicações. Revista Eletrônica de Materiais e Processos. v. p. COSTA, T. PASUK, I. UNGUREANU, F. DINISCHIOTU, A. COSTACHE, M. HUNEAU, F. Influência da relação Ca/P na formação de fosfatos de cálcio sintetizados por precipitação homogênea. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 17. Foz do Iguaçu. Anais. Foz do Iguaçu: Metallum, 2006. Materials Science Forum. v. p. FERRAZ, M. P. p. FRANCIS, M. D. WEBB, N. C. p. GOMES, L. C. et al. Síntese e caracterização de fosfatos de cálcio a partir da casca de ovo de galinha. Pharmacia Brasileira. p. JAGADALE, P.

N. JAGTAP, P. Química Nova, v. n. p. KHAN, M. G. p. LANDI, E. et al. Densification behaviour and mechanisms of synthetic hydroxyapatites. Journal of European Ceramic Society. v. n. MONMATURAPOJ, N. Nano-size hydroxyapatite powders preparation by wet-chemical precipitation route. Journal of Metals, Materials and Minerals, v. et al. Synthesis of Nano Hydroxyapatite: Application in Drug Delivery of Sulfasalazine. Journal of Nanostructures. v. p. K. Hydroxyapatite synthesis methodologies: An overview. International Journal of Chem Technical Research. v. n. PEZZINI, B. R. SILVA, M. A. S. Revista Brasileira de Ciências Farmacêuticas. v. n. PREDOI, D. et al. n. p. RIGO, E. C. S. CHU, M. C. BALAKRISHNAN, A. KIM, T. N. Eclética Química. v. n. p. SANTOS, M. Caracterização e estabilidade físico-química de sistemas poliméricos nanoparticulados para administração de fármacos.

Química Nova, v. n. p. SILVA, P. et al. Fabrication of silver nanoparticle-doped hydroxyapatite coatings with oriented block arrays for enhancing bactericidal effect and osteoinductivity. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. v. p. Farmacologia Ilustrada. ed. Porto Alegre: Artmed, 2016. WISE, D. L.