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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.46.2016.tde-20092016-104922
Documento
Autor
Nome completo
Lígia Passos Maia
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2016
Orientador
Banca examinadora
Bazito, Reinaldo Camino (Presidente)
Costa, Sirlene Maria da
Gomes, Pedro Miguel Vidinha
Petri, Denise Freitas Siqueira
Veggi, Priscilla Carvalho
Título em português
Poligliceróis hiperramificados modificados para encapsulamento de fármacos em CO2-sc: síntese, comportamento em CO2-sc, encapsulamento e liberação
Palavras-chave em português
Dióxido de carbono supercrítico
Encapsulamento
Expansão volumétrica
Fármaco
Incorporação
Liberação controlada
Polímeros hiperramificados
Resumo em português
Materiais poliméricos têm sido explorados para o encapsulamento e liberação controlada de moléculas e o CO2-sc é um dos solventes alternativos de maior interesse da indústria farmacêutica para tal, por não deixar resíduos no produto final. Neste trabalho foram sintetizados e caracterizados polímeros do tipo "core-shell" tendo como "core" poligliceróis hiperramificados, sintetizados via abertura de anel glicidol, iniciados por três diferentes polióis e possuindo dois tipos de "shell" contendo grupos acetila, potencialmente compatíveis com CO2-sc. Também foi sintetizada β-Ciclodextrina peracetilada (TA-β-CD) que foi utilizada como molécula encapsulante modelo, por também ser um tipo de poliéter, ser reconhecida pela sua capacidade encapsulante, por ser uma ciclodextrina, e ser solúvel no CO2-sc. O Ibuprofeno foi o fármaco utilizado como modelo de molécula encapsulada, por ser solúvel em CO2-sc e possuir logP intermediário. O primeiro grupo de polímeros foram os poligliceróis peracetilados (PGH-Acs), que possuiam grupos acetilas como "shell". O estudo de seu comportamento em CO2-denso (CO2-sc e CO2 líquido próximo ao ponto crítico), pré-requisito para o encapsulamento neste meio, foi avaliado através de experimentos de expansão volumétrica e/ou solubilidade e determinação de pontos de névoa. Estes materiais apresentaram solubilidade total ou parcial, solubilizaram o CO2 e apresentaram expansão volumétrica em sua presença. A incorporação de Ibuprofeno foi realizada com sucesso, alcançando teores pouco maiores do que o apresentado para a TA-β-CD, e se mostrou associada aos valores de temperatura de transição vítrea (Tg) dos polímeros, sendo que a caracterização dos materiais encapsulados sugere que a molécula do fármaco interage preferencialmente com os grupos acetila dos materiais. Os dados do estudo de liberação das moléculas de Ibuprofeno dos materiais encapsulantes foi modelado principalmente segundo o modelo de Weibull e mostrou que ela foi prolongada, para os PGH-Acs, numa escala de horas e que foi menos lenta quanto mais hidrofílico o polímero, enquanto a liberação apresentada pela TA-β-CD foi imediata. Com o propósito de alcançar maiores teores de encapsulamento e liberações mais prolongadas, o segundo grupo de polímeros, com maior massa molar foi proposto. Este grupo foram os polímeros estrela PGH-PVAcs, contendo os mesmos cores dos polímeros anteriores, porém possuindo como "shell" cadeias lineares de poliacetato de vinila, sintetizadas via polimerização por Transferência Reversível de Cadeia por Adição-Fragmentação (RAFT). Os PGH-PVAcs solubilizaram o CO2 e apresentaram expansão, mas não foram solúveis neste solvente. A comparação do comportamento de todos os materiais estudados mostrou que a presença de grupos acetila é determinante para a sua CO2-filicidade, devido a interações específicas do tipo ácido-base de Lewis. Para os PGH-PVAcs, também houve encapsulamento do Ibuprofeno, os seus teores atingiram valores seis vezes maior do que os obtidos pelos PGH-Acs e também apresentaram associação com os valores de Tg dos polímeros. A liberação a partir deste materiais também foi prolongada, mas agora numa escala de dias e/ou meses. Os materiais obtidos se mostraram CO2-fílicos e capazes de encapsular Ibuprofeno em CO2-sc, sendo que o seu comportamento em CO2 denso, sua capacidade encapsulante e suas características de liberação podem ser modulados pela composição de sua estrutura "core-shell".
Título em inglês
Modified hyperbranched polyglycerols for encapsulation of drug in sc-CO2: synthesis, behavior in sc-CO2, encapsulation and release
Palavras-chave em inglês
Controlled release
Drug
Encapsulation
Hyperbranched polymers
Incorporation
Supercritical carbon dioxide
Volumetric expansion
Resumo em inglês
Polymeric materials have been explored for encapsulation and controlled release of molecules and sc-CO2 is one of the alternative solvents with most interest for the pharmaceutical industry for this purpose, for it does not leave traces at the final product. In this work, core-shell type polymers were synthesized and characterized. The polymers had hyperbranched polyglycerols initiated by three different polyols and synthesized through ring opening polymerization of glicidol, as cores; and had two diferente types of shells, bearing acetyl groups, potentially compatible with sc-CO2. Also Peracetilated β-Cyclodextrin (TA-β-CD) was synthesized, to be used as the model encapsulating material, because it is also a kind of polyether, is known for its encapsulating capacity, for being a cyclodextrin, and is soluble in sc-CO2. The Ibuprofen was the model drug chosen for the encapsualtion because it is soluble in sc-CO2 and has an intermediary logP. The first group of polymers were the peracetilated polyglycerols (PGH-Acs), bearing acethyl groups as their "shell". The behavior of those materials in dense CO2 (sc-CO2 and liquid CO2), pre-requisite for the encapsulation using this media, was evaluated through experiments of volumetric expansion and/or solubility and determination of cloud points. These materials presented solubility (total or partial), solubilized the CO2 and presented expansion in its presence. The incorporation of Ibuprofen was successfully performed, reaching levels slightly higher than the one presented by the TA-β-CD, and it showed to be associated with the values of the glass transition temperature (Tg) of the polymers; the characterization of the encapsulated materials suggests that the molecule of the drug interacts preferentially with the acetyl groups of the materials. The data of the release study of the Ibuprofen molecules from the encapsulating materials was modelled mainly through the Weibull model and showed, for the PGH-Acs materials, that the release was prolonged for a time scale of hours and was faster as the hydrophilicity of the polymers increases, while the release of Ibuprofeno from the TA-β-CD was immediate. Aiming to reach higher levels of encapsulation and also more prolonged releases, a second group of core-shell polymers, with a higher molar mass was proposed. This group was the one of the star polymers PGH-PVAc, having the same cores as the other polymers, but bearing as shell, linear chains of polyvinyl acetate, synthesized via Reversible Addition-Fragmentation Transfer (RAFT) Polymerization. The PGH-PVAc presented expansion, solubilized the solvent, but where not soluble in it. The comparison of the behavior of all studied materials showed that the presence of the acetyl groups is determinant for their CO2 -philicity and this because these groups and CO2 show specific interactions of the Lewis acid-base type. For the PGH-PVAcs the incorporation of Ibuprofen was also successfully performed and their levels reached six times higher than the ones obtained for the PGH-Acs and also presented association with the values of the Tg of the polymers. The release from these materials are also prolonged, but now in a time scale of days/months. The obtained materials have shown to be CO2-philic and able to encapsulate Ibuprofen in CO2-sc media. Their behavior in dense CO2, their encapsulation ability and the characteristics of the release can be modulated through the composition of their core-shell structure.
 
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Data de Publicação
2016-11-11
 
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