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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.82.2019.tde-26082021-194036
Document
Author
Full name
Santiago Gutierrez Restrepo
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2019
Supervisor
Committee
Yoshioka, Sergio Akinobu (President)
Zucolotto, Valtencir
Oliveira, Adriano Marim de
Varanda, Laudemir Carlos
Title in Portuguese
Preparação e avaliação de micro e nanopartículas de fibroína da seda para liberação controlada de fármacos
Keywords in Portuguese
Doxorrubicina
Fibroína da seda
Liberação de fármacos
Micropartículas
Nano Spray Dryer
Nanopartículas
Zidovudina
Abstract in Portuguese
A fibroína da seda (FS) é uma proteína proveniente do casulo do bicho da seda Bombyx Mori, largamente utilizada em várias aplicações médicas como biofilmes, scaffolds, membranas e géis devido a sua disponibilidade e biocompatibilidade. A necessidade de sistemas de liberação controlada de fármacos e princípios bioativos no corpo humano leva à busca de novos biomateriais com propriedades mais adequadas. Dentre as muitas alternativas, os micro e nanobiomateriais oferecem várias vantagens quando se objetiva a liberação controlada de substâncias devido a sua morfologia e tamanho. Assim, partículas de FS com um tamanho adequado e morfologia controlada podem apresentar potencial para serem carregadas com fármacos ou princípios ativos para aplicações na farmacologia moderna. O presente trabalho visou a obtenção de partículas de fibroína por diferentes métodos com o intuito de obter-se partículas com o menor tamanho e uniformidade possível. Além disso, o estudo da incorporação dessas partículas com diferentes moléculas bioativas e a avaliação do potencial das mesmas como suporte para liberação de fármacos. Assim, foram escolhidos três métodos de obtenção: aspersão em nitrogênio líquido, precipitação em solventes orgânicos miscíveis em água (etanol e metanol) e aspersão com o equipamento Nano Spray Drying. A caracterização das partículas foi feita via microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia no infravermelho por Transformada de Fourier (FT-IR), análise termogravimétrica (TGA), espalhamento de luz dinâmica (DLS) e potencial Zeta. Foram feitos modelos de incorporação com os corantes rodamina B (RhB) e cristal violeta (CV), assim como estudos de incorporação e liberação com dois fármacos: a doxorrubicina (DOX), um antitumoral; e a zidovudina (AZT), um antirretroviral. Foi possível obter partículas esféricas com tamanhos desde 185,1 ± 2,8 até 1214,3 ± 559,9 nm. Os parâmetros como polidispersividade e tamanho de partícula foram altamente dependentes do método de obtenção. Os estudos de incorporação e liberação mostraram que, no caso da DOX foi incorporada 81,92 ± 2,08 % após 24 h e houve uma liberação máxima de 83,55 ± 1,58 % no pH 9,0 após 6 h; já a AZT teve uma eficiência de incorporação por volta de 57,35 ± 7,24 % e a liberação das partículas obtidas por aspersão no Nano Spray Dryer (SF1T20) foi 36,94 ± 5,65 % maior do que nas partículas obtidas por precipitação em etanol (nEtOH) após 6 h. As amostras SF1T20 e nEtOH mostraramse como materiais com alto potencial para a liberação controlada de fármacos.
Title in English
Preparation and evaluation of silk fibroin micro and nanoparticles as a controlled drug delivery system
Keywords in English
Doxorubicin
Drug release
Microparticles
Nano Spray Dryer
Nanoparticles
Silk fibroin
Zidovudine
Abstract in English
Silk fibroin (SF) is a protein from Bombyx mori silkworm cocoons, that has been widely used in several biomedical application such as biofilms, scaffolds, membranes and gels; due to its availability and biocompatibility. The current need for new controlled drug delivery systems encourages searching for new biomaterials with better suited properties. Among several alternatives, micro and nanobiomaterials have advantages when it comes to a controlled release system due to its reactivity and morphology. Therefore, SF particles with an adequate particle size and controlled morphology might have the potential to be carriers for drug and bioactive ingredients for applications in modern pharmacology. This study aims the preparation of SF particles and evaluation of different synthesis methods in order to obtain smaller and more uniform particles, as well as study their interaction with drugs and active molecules evaluating its potential to be used as carriers. Three different synthesis method were studied: flashfrozen in liquid nitrogen, organic solvent precipitation (in ethanol and methanol), and formation using Nano Spray Dryer. Particles were characterized by optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), thermogravimetric analysis (TGA), dynamic light scattering (DLS) and Zeta potential. Rhodamine B (RhB) and crystal violet (CV) were used as drug-loading models, and loading and release studies of and antitumoral drug, doxorubicin (DOX); and an antiretroviral drug, zidovudine (AZT) were performed. Spherical particles were obtained with particle size between 185,1 ± 2,8 and 1214,3 ± 559,9 nm. Polydispersity index, particle size, drug loading and release were highly dependent on the synthesis method. DOX loading efficiency was 81,92 ± 2,08% after 24 h and 83,55 ± 1,58 % was release at pH 9,0 after 6 h; for AZT loading efficiency was around 57,35 ± 7,24 % and release of particles obtained using Nano Spray Dryer was 36,94 ± 5,65 % higher than the ones obtained by precipitation in ethanol after 6 h. Both particles obtained by precipitation in ethanol and using the Nano Spray Dryer technique have potential for controlled release of the used drugs.
 
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Publishing Date
2021-09-01
 
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