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UNIDADE 03: NOVAS FORMAS FARMACÊUTICAS 1 Prof. Me. Augusto César R. Araújo 2 SISTEMA DE LIBERAÇÃO MODIFICADA COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS LIPOSSOMAS SISTEMAS TRANSDÉRMICOS UNIDADE 03: NOVAS FORMAS FARMACÊUTICAS 3 SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA As FFSO podem ser classificadas, de acordo com o tipo de liberação do fármaco, em produtos com liberação convencional ou modificada; Objetivos da liberação modificada: Tornar a FF gastrorresistente e prolongar o efeito farmacológico, liberar o fármaco em um sítioespecífico do trato gastrintestinal (TGI) ou após um período definido de tempo (cronoterapia) 4 SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA Vantagens: Requerem administrações menos frequentes se comparadas às convencionais; Aumentando a adesão do paciente ao tratamento; Reduzem as oscilações na concentração sanguínea do fármaco, evitando níveis subterapêuticos ou tóxicos. 5 SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA Diversas tecnologias podem ser empregadas para promover a liberação gradual de um fármaco; seleção do método mais adequado depende de fatores: Custo; Perfil de liberação desejado; Propriedades do fármaco. 6 SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA Sistema de liberação prolongada excistem 2 tipos de formas farmacêuticas: Sistema Monolítico A unidade funcional de liberação é única; Comprimido ou cápsula; A dose não esta dividida. 7 SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA 8 SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA Independente do sistema e do tipo de FF, o uso de excipientes específicos se faz necessário. Esses materiais geralmente são polímeros com características e propriedades especiais, tais como: Capacidade de formação de estruturas (matrizes ou membranas) microporosas/semipermeáveis Capacidade de intumescimento (expansão) em contato com a água e capacidade de complexação com fármacos 9 SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA As três tecnologias para liberação controlada de fármacos: sistemas matriciais, reservatórios ou osmóticos; 10 SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA • Matrizes As matrizes são dispersões ou soluções de um fármaco em uma ou mais substâncias capazes de modular a sua liberação, geralmente polímeros de natureza hidrofílica ou inerte; Podem ser elaboradas sobre a forma de comprimidos, cápsulas gelatinosas, grânulos, péletes ou minicomprimidos. 11 SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA • Matrizes Nos sistemas matriciais, a liberação do fármaco pode envolver processos de intumescimento do polímero, difusão do fármaco e erosão da matriz; Em alguns casos, o fármaco pode estar ligado quimicamente à cadeia polimérica e ser liberado pela quebra hidrolítica ou enzimática dessa ligação. Um ou mais desses processos podem regular a liberação em uma mesma FFSO, dependendo do tipo de polímero empregado e das propriedades físico-químicas do fármaco 12 SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA • Matrizes Nas matrizes insolúveis, constituídas por ceras também denominadas matrizes hidrofóbicas) Polímeros insolúveis em água também denominadas matrizes inertes; O fármaco é liberado essencialmente por difusão; 13 SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA • Matrizes Para matrizes hidrofóbicas, pode haver um mecanismo de erosão associado; Em decorrência de sua insolubilidade, a matriz ou parte dela pode ser eliminada nas fezes, mas isso não significa que não houve liberação total do fármaco no TGI 14 SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA 15 • Matrizes SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA • Matrizes Nas matrizes hidrofílicas, a liberação é regulada pelos processos de intumescimento, difusão e erosão; Quando a FF entra em contato com os fluidos gastrintestinais, o polímero na sua superfície é hidratado e intumesce, formando uma camada gelificada. A camada gelificada é posteriormente dissolvida, promovendo a erosão do comprimido. 16 SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA • Matrizes Outras camadas de gel são formadas e dissolvidas sucessivamente na superfície da FF. O fármaco é liberado por difusão através dessas camadas gelificadas e/ou erosão da matriz 17 SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA 18 • Matrizes SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA • Sistemas Reservatório Um reservatório (núcleo) contendo o fármaco é revestido por uma membrana polimérica; O núcleo pode ser um comprimido, um grânulo, um pélete ou um minicomprimido; O fármaco é liberado por difusão através da membrana de revestimento que pode ser microporosa ou não apresentar poros. 19 SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA • Sistemas Reservatório Quando uma membrana não-porosa é utilizada, a liberação é governada pela difusão da substância ativa através do polímero e, assim, pode ser modulada pela seleção de um polímero no qual ela apresente a difusividade adequada; • Quando as membranas são microporosas, a difusão do fármaco no meio que estiver preenchendo os poros. 20 SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA • Sistemas Reservatório 21 SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA • Bombas Osmóticas São sistemas que utilizam pressão osmótica para modular a liberação do fármaco; Possui um núcleo que é revestido por uma membrana semi-permeável, que possui um orifício feito a laser; Após administração o solvente penetra no núcleo, aumentando a pressão interna e liberando o fármaco através do orifício na membrana. 22 SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA • Bombas Osmóticas Alguns sistemas osmóticos possuem dois compartimentos: um contém a substância ativa e outro um polímero hidrofílico (agente osmótico). Quando o solvente penetra na FF, o polímero é hidratado e intumesce, impulsionando o fármaco junto com o solvente para fora, através do orifício no revestimento. Esses sistemas são chamados de “pushpull” 23 SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA • Bombas Osmóticas 24 25 SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA Sistema de liberação prolongada existem 2 tipos de formas farmacêuticas: Sistemas multiparticulados Contêm o fármaco dividido em várias subunidades funcionais de liberação; Podem ser grânulos, pellets (aglomerados de partículas sólidas com formato esférico) ou minicomprimidos (comprimidos com diâmetro inferior a 3 mm). Essas subunidades, por sua vez, são veiculadas em cápsulas gelatinosas duras ou em comprimidos que desintegram rapidamente após a administração, liberando as mesmas no TGI 26 SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA 27 SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA 28 SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA Sistemas multiparticulados - Vantagens Biodisponibilidade aumentada devido ao aumento da área de superfície (o seu transporte e distribuição são mais uniformes e previsíveis); Reduzida variação intra e interindividual (o seu pequeno tamanho torna-os menos dependentes do esvaziamento gástrico/tempo de trânsito gastrintestinal); Melhor distribuição e menor tendência a causar irritação local (está facilitada a sua desintegração no estômago); 29 SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA Sistemas multiparticulados - Vantagens Ao contrário das formas farmacêuticas unitárias que quando administradas concomitantemente com a alimentação podem ficar no estômago até 14 horas, estas formas farmacêuticas quando com tamanhos inferiores a 2 mm, comportam-se como líquidos permanecendo pouco tempo no estômago; Possibilidade de misturar subunidades contendo cada uma fármacos incompatíveis ou com diferentes velocidades e/ou mecanismos de libertação que atuem num mesmo local ou em áreas distintas; 30 SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA Sistemas multiparticulados - Vantagens Ao contrário do que se verifica com as SUDFs (cujo esvaziamento depende das propriedades físicas - tamanho, densidade e conteúdo estomacal), a probabilidade de ocorrer um processo de esvaziamento de “tudo ou nada” está diminuída Minimizar o risco do efeito “dumping”; Subunidades com tamanhos inferiores a 2-3 mm passam rapidamente através do piloro independentemente do nível de enchimento do estômago ou do tamanho e densidadedo quimo 31 SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA Sistemas multiparticulados - Vantagens • Facilidade de obtenção de dosagens diferentes para o mesmo produto (a forma farmacêutica é composta por subunidades contendo o fármaco). • A possibilidade de revestimento permite não só a modulação da libertação como também a proteção de fármacos instáveis; • Espessura e o tipo de material usado afetam a velocidade com que os fluidos biológicos penetram através do revestimento para dissolver o fármaco, permitindo obter diferentes perfis de libertação de fármacos, de acordo com o objetivo terapêutico pretendido. 32 SISTEMAS DE LIBERAÇÃO MODIFICADA 33 34 COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS • Ciclodextrinas foram isoladas a 1ª vez em 1891 por Villiers onde um oligossacarídeo cíclico obtidos a partir do amido degradado pela enzima amilase ciclodextrina glicosil transferase, produzida p B. macerans e B, circulans; • Até 1970 as CDs eram produzidas em pequenas quantidades e a um elevado custo; • Hoje em dia são obtidas por processos biotecnológicos de larga escala e a preços acessíveis. 35 COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS • A sua aplicação na área farmacêutica se deve as suas propriedades de complexação permitindo aumentar a solubilidade e estabilidade dos complexos formados assim como a sua biodisponibilidade quando a dissolução e a solubilidade são fatores limitantes da liberação do fármaco. • Exterior é hidrofílico e interior hidrofóbico dentro dos anéis de oligossacarídeos para encapsulamento de diferentes tipos de moléculas com carga; 36 COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS As CDs são polímeros de estrutura cíclica de unidades D-glucopiranose estabelecendo ligações do tipo α- (1,4); As CDS naturais obtidas com maior rendimento são as αCD, βCD e γCD; Possuem respectivamente, 6, 7 e 8 unidades de glicose. 37 COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS 38 COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS Devido a conformação em cadeira das unidades de glicose e à ausência de rotação livre das ligações glicosídicas, a estrutura das CDs apresentam uma forma tronco-cônica e não representam um cilindro perfeito; O cone é formado pelo esqueleto de carbonos das unidades de glicose e pelos átomos de oxigênio glicosídicos; 39 COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS Os grupos hidroxilas posicionados externamente conferem características hidrofílicas as CDs tornando-a solúvel em água e na maioria dos solventes orgânicos. O interior da cavidade é constituído por dois anéis de grupos C-H e por um anel de átomos de oxigênio glicosídicos conferindo ao seu interior características hidrofóbicas. 40 COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS 41 COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS Betaciclodextrina é um heptoligossacarídeo cíclico cristalino, não-higroscópico, derivado do amido, molécula toróide do tipo "balde" ou "convexa", com uma estrutura rígida e uma cavidade central. 42 COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS 43 COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS 44 COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS 45 COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS 46 COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS βCDs são as mais utilizadas embora sejam a menos solúvel; βCDs Não são hidrolisadas pela saliva humana e amilases pancreáticas βCDs podem formar complexos de inclusão com várias moléculas de interesse farmacêutico; βCDs não podem ser utilizada em formulações parenterais devido a sua ação nefrotóxica; 47 COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS A administração de βCD também pode causar hemólise de eritrócitos humanos Foram desenvolvidas ciclodextrinas modificadas; Melhorando as propriedades de carreamento e diminuindo os efeitos tóxicos intrínsecos da βCD; Exemplos: RM βCD, SB βCD, HP βCD, aCD, HP γCD 48 COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS Hidroxi-propil- -CD (HP CD), Hidroxi-propil- -CD (HP CD) Sulfo-butil-éter- -CD(SB CD) Metil- -CD randomizada (RM CD) 49 COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS 50 COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS As βCDs promovem melhoria na dissolução e biodisponibilidade; As βCDs são utilizadas para mascarar sabor desagradável de materiais ativos; βCDs são utilizadas para converter uma substância líquida em sólido; 51 COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS FORMAÇÃO DO COMPLEXO DE INCLUSÃO Cada CDs apresenta capacidades próprias para formar complexos de inclusão com moléculas específicas, capacidades essas que dependem do ajuste adequado da molécula hóspede na cavidade hidrófoba da cD. A formação dos complexos de inclusão é determinada pelas características das moléculas hóspede, como a polaridade, o tamanho e a geometria, e devem ser adequadas às características hidrófobas e ao tamanho da cavidade da CD. 52 COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS FORMAÇÃO DO COMPLEXO DE INCLUSÃO Podem ser consideradas cápsulas vazias; 53 COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS FORMAÇÃO DO COMPLEXO DE INCLUSÃO Devido ao tamanho da cavidade, a αCD está limitada a complexar moléculas de pequeno tamanho ou com cadeias laterais alifáticas; Enquanto que a βCD é apropriada para complexar anéis aromáticos; A γCD com uma cavidade maior adequa-se à complexação de moléculas grandes como esteróides ou antibióticos macrólidos. 54 COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS FORMAÇÃO DO COMPLEXO DE INCLUSÃO A química do fenômeno de inclusão molecular demonstra um sistema de complexidade estrutural dentro da química supramolecular; A ciclodextrina é o hospedeiro (em inglês, “host”) e o substrato é o hóspede (em inglês, “guest”); Os quais se mantém juntos principalmente através de forças de Van der Waals, interações hidrofóbicas e pontes de hidrogênio. 55 COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS FORMAÇÃO DO COMPLEXO DE INCLUSÃO A formação do complexo de inclusão facilita em alguns casos: A solubilização de substâncias pouco solúveis (a solubilização do naproxeno,28); Precipita algum componente em solução ou suspensão. (a formação do complexo colesterol-β-CD, 29 conduz à uma precipitação em solução aquosa, característica que tem sido utilizada para extração do colesterol em alimentos). 56 COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS FORMAÇÃO DO COMPLEXO DE INCLUSÃO Em solução, a molécula hóspede vai estar localizada, inteira ou parcialmente, dentro da cavidade da ciclodextrina, estando o complexo solvatado ou rodeado por moléculas do solvente, geralmente a água. No estado cristalino, a molécula hóspede pode estar localizada, não somente dentro da cavidade da ciclodextrina, mas também nos espaços intersticiais formados pela rede cristalina do complexo. 57 COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS FORMAÇÃO DO COMPLEXO DE INCLUSÃO As moléculas incluídas normalmente ficam orientadas de modo que se alcance o máximo contato entre a parte hidrofóbica da molécula hóspede e a cavidade da ciclodextrina de natureza apolar. A cavidade central da ciclodextrina vai atuar então como uma molécula “hospedeira”, podendo alojar uma molécula “hóspede” total ou parcialmente, caso haja compatibilidade para formar o complexo de inclusão. 58 COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS Nem todas as moléculas apresentam características adequadas para serem complexadas. Apenas moléculas apolares (ou grupos funcionais de moléculas), cujas dimensões sejam inferiores às da cavidade da CDs, podem ser incluídas nessa cavidade. A inclusão de moléculas na cavidade das CDs é influenciada por diversos fatores como tamanho da ca- vidade, substituição molar dos derivados, solubilidade intrínseca e ionização do fármaco, entre outros. 59 COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS 60 COMPLEXAÇÃO COM CICLODEXTRINAS 61 62 LIPOSSOMAS LIPOSSOMAS São associações coloidais de lipídios anfipáticos, que se organizam espontaneamente em estruturas fechadas tipo concha esférica. Podem ser preparados a partir de misturas lipídicas naturais extraídas e purificadas, ou a partir de lipídios sintéticos, disponíveis comercialmente. Essas vesículas esféricas são constituídas de uma ou várias bicamadas concêntricas de lipídeos, que isolam umou vários compartimentos aquosos internos do meio externo 63 LIPOSSOMAS 64 LIPOSSOMAS Esse tipo de estrutura permite a encapsulação de compostos de naturezas hidrofílicas, hidrofóbicas e anfifílicas (Figura 13), e liberação controlada do conteúdo encapsulado por difusão e/ou por erosão da vesícula; Os lipossomos podem ser carregados positivamente, negativamente ou serem neutros, dependendo da sua composição. são sistemas altamente versáteis, cujo tamanho, lamelaridade, superfície, composição lipídica, volume e composição do meio aquoso interno podem ser manipulados em função dos requisitos farmacêuticos e farmacológicos 65 LIPOSSOMAS Os lipídeos mais utilizados nas formulações de lipossomas são os que apresentam uma forma cilíndrica como as fosfatidilcolinas, fosfatidilserina, fosfatidilglicerol e esfingomielina, que tendem a formar uma bicamada estável em solução aquosa. As fosfatidilcolinas são as mais empregadas em estudos de formulação de lipossomas, pois apresentam grande estabilidade frente a variações de pH ou da concentração de sal no meio 66 LIPOSSOMAS A nomenclatura para os lipossomas é baseada no seu número de bicamadas lipídicas (lamelas) e tamanho. O tamanho dos lipossomos pode variar: De vesículas muito pequenas (0,025 μm); A grandes (2,5 μm); Apresentando uma única ou múltiplas bicamadas. 67 LIPOSSOMAS Com relação ao tamanho e o número de bicamadas, os lipossomos podem ser classificados em Vesículas Multilamelares (Multilamellar Large Vesicles - MLV); Vesículas Unilamelares Grandes (Large Unilamellar Vesicles - LUV) Vesículas Unilamelares Pequenas (Small unilamellar vesicles – SUV) 68 LIPOSSOMAS 69 LIPOSSOMAS As principais vias de administração dos lipossomas são: intra-venosa, intraperitoneal e subcutânea; A principal desvantagem destas é a captura dos lipossomas pelo fígado e baço; A via oral é uma via de administração preferencial, mas a administração de lipossomas oralmente é dificultada pelas condições agressivas do trato gastrointestinal (baixo pH estomacal, presença de enzimas degradativas e ação detergente dos sais biliares no intestino). 70 LIPOSSOMAS O principal problema da administração sistêmica de lipossomas é o fato de que quando entram na corrente sanguínea são rapidamente capturados pelos macrófagos que fazem parte do sistema retículo- endotelial. Para além dos macrófagos, os lipossomas são absorvidos rapidamente e em grande extensão pelos outros órgãos do SER (Sistema Retículo-Endotelial), principalmente o fígado, o baço e os nódulos linfáticos, mas, mais tardiamente, também pelos pulmões e medula óssea, o que diminui o seu tempo de semi-vida plasmática a minutos. Este fenômeno de captura condiciona a utilização primordial dos lipossomas no tratamento de doenças relacionadas com os órgãos referidos: fígado ou baço 71 72 SISTEMAS TRANSDÉRMICOS SISTEMAS TRANSDÉRMICOS • São sistemas adesivos que quando aplicados sobre a pele, liberam o fármaco que, após atravessar as diversas camadas da pele, alcançam a corrente sanguínea numa velocidade constante, durante um período de tempo mais ou menos longo; • Busca administrar fármacos a uma taxa controlada através da pele intacta para ação sistêmica; • Geralmente são aplicados em área de maior fluxo sanguíneo e espessura da pele constante. 73 SISTEMAS TRANSDÉRMICOS • Composição de um sistema transdérmico 74 SISTEMAS TRANSDÉRMICOS • Vantagens: Evitam efeito de primeira passagem hepática; Permitem a aplicação em diferentes locais do corpo; Aumentam a adesão do paciente ao tratamento; Fornecem absorção adequada e níveis plasmáticos controlados de fármacos potentes; Proporcionam menor frequência de administração; Evitam riscos e inconvenientes da via parenteral e ambiente hostil do TGI; Evitam variações fisiológicas e podem ser facilmente removidos. 75 SISTEMAS TRANSDÉRMICOS • Desvantagens: São inadequados para fármacos irritantes e sensibilizantes para a pele; Somente permitem a veiculação de fármacos relativamente potentes; Podem apresentar dificuldade de aderência á qualquer tipo de pele Possibilidade de reações alérgicas cutâneas; Limitações nas dosagens de certos fármacos. 76 SISTEMAS TRANSDÉRMICOS Existem dois tipos básicos de sistemas de liberação transdérmica: Os que controlam a velocidade de liberação do princípio ativo para a pele (ex: sistemas transdérmicos reservatórios); Os que permitem que a pele controle a velocidade de absorção (ex: sistemas transdérmicos matriciais). 77 SISTEMAS TRANSDÉRMICOS • Sistemas transdérmico reservatório A liberação do fármaco é controlada por uma mabrana microporosa ou semipermeável; O reservatório pode ser composto pelo fármaco sólido ou uma suspensão em meiolíquido; As paredes do reservatório são impermeáveis de um lado e não porosas ou microporosas de outro. 78 SISTEMAS TRANSDÉRMICOS • Sistemas transdérmico reservatório • O fármaco migra numa taxa controlada para o sítio de absorção. Tais sistemas liberam o fármaco numa taxa menor do que a capacidade de permeação da pele; Apresentam a desvantagem de apresentarem todo o fármaco depositado em um compartimento; Caso ocorra rompimento da membrana o fármaco fica exposto e perde-se o controle de sua liberação. 79 SISTEMAS TRANSDÉRMICOS • sistema transdérmico reservatório 80 SISTEMAS TRANSDÉRMICOS • Sistemas transdérmico matricial O fármaco pode ser disperso em um gel que controla a difusão ou pode ser disperso em uma matriz polimérica contendo uma camada adesiva que controla a liberação do fármaco; Um lado da matriz permanece em contato com a pele, enquanto o outro lado é protegido por uma membrana laminada; O fármaco difunde através da estrutura até o sítio de absorção. 81 SISTEMAS TRANSDÉRMICOS • Sistemas transdérmico matricial O sistema de matriz é mais seguro que o de reservatório; O mecanismo de liberação depende se a molécula do fármaco possui uma solubilidade finita na matriz e se a concentração total por unidade de volume é maior que a solubilidade finita na matriz. 82 SISTEMAS TRANSDÉRMICOS • sistema transdérmico matricial 83 SISTEMAS TRANSDÉRMICOS • sistema transdérmico matricial 84 SISTEMAS TRANSDÉRMICOS 85 86 PRÓXIMA AULA: REGISTRO DE MEDICAMENTOS
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