Sílica mesoporosa: suporte promissor para liberação de compostos

Nova técnica estabiliza fármacos, aumenta o tempo de reatividade no organismo e diminui impacto de efeitos colaterais

Valquíria Carnaúba

silica

Imagem por microscopia eletrônica da sílica mesoporosa do tipo SBA-15, nanomaterial composto por moléculas de sílica organizadas em estruturas hexagonais / Imagem: Ivana Conte Cosentino (Ipen-CNEN/SP)

Duas pesquisas recentes, coordenadas por Lucildes Pita Mercuri, professora do Instituto de Ciências Ambientais, Químicas e Farmacêuticas (ICAQF/Unifesp) – Campus Diadema, podem trazer novas e importantes patentes à instituição. Ambas apresentam diversas inovações quanto à estabilização de bioativos (compostos funcionais): o ácido retinoico, forma oxidada da vitamina A, indicada para o tratamento tópico do envelhecimento da pele, e o etinilestradiol, hormônio utilizado em pílulas anticoncepcionais.

O ácido retinoico – instável na presença de oxigênio ou quando exposto à luz e a altas temperaturas – comumente provoca eritema, queimação e prurido devido à rápida liberação na pele. Quanto ao etinilestradiol (EE), é um conhecido estrogênio, que figura como componente em quase todas as formulações de anticoncepcionais e como repositor hormonal. Integra comprimidos ingeridos diariamente, mas apresenta fotossensibilidade, o que dificulta sua manipulação em formulações farmacêuticas. 

“Decidimos estudar a encapsulação de ambos os compostos no intuito de estabilizá-los, protegê-los, aumentar o tempo de reatividade no organismo e diminuir os efeitos colaterais quando administrados em altas doses”, explica Mercuri. Uma das maneiras de contornar esses efeitos é controlar a volatilidade das substâncias: a coordenadora afirma que a encapsulação aumenta a estabilidade química e assegura a liberação mais lenta dos ativos. 

O suporte químico escolhido para esses estudos foi a sílica mesoporosa altamente ordenada do tipo SBA-15, formada por agrupamentos de sílica (SiO2), organizados em estruturas hexagonais (vide figura). Trata-se de um nanomaterial obtido a partir das moléculas de tetraetilortosilicato [Si (OC2H5)4], como fonte de sílica, que se hidrolisam na presença de surfactantes neutros (substâncias capazes de interagir com água e com moléculas não solúveis em água), os quais funcionam como direcionadores orgânicos das estruturas desejadas.

A encapsulação ocorre pelo armazenamento dos compostos nos mesoporos de cada nanoestrutura de sílica, devido à possível afinidade química entre os ativos e a superfície das matrizes de SBA-15. “A exemplo das ligações de hidrogênio, formam-se ligações fracas entre a sílica e os ativos, de modo que estes permanecem nos poros sem serem incorporados – um fenômeno denominado adsorção”, descreve a pesquisadora.

“Estudos recentes revelam que os nanomateriais mesoporosos possuem características que os tornam ideais para o armazenamento de substâncias com características distintas, como estabilidade química, biocompatibilidade, grande área superficial e poros com volume e diâmetro variáveis, além de tamanho e forma de partículas controláveis”, esclarece. 

Embora a sílica seja bastante utilizada na indústria cosmética e farmacêutica, nenhum documento anterior menciona o uso de sílica mesoporosa, SBA-15, na encapsulação desses bioativos. “Há outros sistemas de armazenamento disponíveis, como as microesferas poliméricas, lipossomas, nanopartículas poliméricas e nanopartículas lipídicas sólidas”. O nanomaterial em questão mostrou, entretanto, um desempenho superior aos suportes já existentes. “Cada unidade de SBA-15 utilizada na encapsulação do ácido retinoico, por exemplo, possui uma área superficial de 755 m² por grama de sílica e poros com volume de 1,13 cm3 por grama de sílica e diâmetro de 6,3 nanômetros”, relata.

Uma nova opção para o rejuvenescimento da pele

O pedido de patente para o processo de encapsulação do ácido retinoico em sílica mesoporosa altamente ordenada já foi aceito pelo Instituto Nacional de Propriedade Industrial (Inpi). Os responsáveis pelo desenvolvimento do novo material afirmam que este poderá ser utilizado em produtos dermatológicos, aposta fundamentada no desempenho positivo da matriz. A equipe é formada por Mercuri, Jivaldo do Rosário Matos, professor e pesquisador do Instituto de Química da Universidade de São Paulo, e Solange Teixeira Soares Santos, farmacêutica industrial e professora do Centro Universitário das Faculdades Metropolitanas Unidas. 

O processo descrito, considerado inovador, abrange a solubilização do ácido retinoico, a adição da matriz mesoporosa, a filtração da suspensão e a evaporação completa do solvente. Além dessas etapas, os pesquisadores mencionam no documento de requisição da patente outros pormenores. “O uso do etanol com pureza de 99,5% como solvente e a solubilização do ácido retinoico com o auxílio do ultrassom ou por agitação magnética são procedimentos também considerados inovadores nesse processo”, complementa Mercuri.

Para a verificação da encapsulação do ácido retinoico no nanomaterial de sílica foram aplicadas as técnicas analíticas de termogravimetria e termogravimetria derivada (TG/DTG), calorimetria exploratória diferencial (DSC), espectroscopia de absorção na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise elementar (AE), medidas de adsorção de nitrogênio, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). 

Posto que cada matriz de SBA-15 liberou o composto mais lentamente e com taxas mais constantes em relação a outros suportes, os pesquisadores confirmam a perspectiva de sucesso de sua encapsulação para produtos dermatológicos como cremes e loções, em concentrações que podem variar entre 0,025% e 0,1%. 

Anticoncepcionais que dispensam ingestão diária

As técnicas utilizadas para a obtenção da sílica mesoporosa e para a estabilização do etinilestradiol (EE) são bastante semelhantes às descritas anteriormente. Diferem somente quanto ao solvente dos compostos encapsulados: no caso do ácido retinoico, optou-se pelo etanol com pureza de 99%; já no caso do etinilestradiol, a aposta recaiu sobre a acetona. 

pesquisadoras

As pesquisadoras (da esquerda para a direita) Maria de Lourdes Leite de Moraes, Vania Carolina Moreira e Lucildes Pita Mercuri apostam na sílica mesoporosa como suporte químico mais eficaz e menos agressivo ao ser humano

A equipe, desta vez formada por Mercuri, Jivaldo do Rosário Matos, Maria de Lourdes Leite de Moraes, docente do ICAQF/ Unifesp, e Vania Carolina Moreira, doutoranda do programa de pós-graduação em Biologia Química do mesmo instituto, verificou que a estabilidade do composto também se assemelhava ao caso anterior, excetuando-se a medida de adsorção de nitrogênio. Os outros parâmetros foram avaliados por meio de análise elementar (AE), espectroscopia de absorção na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), termogravimetria e termogravimetria derivada (TG/DTG) e calorimetria exploratória diferencial (DSC).

Os primeiros resultados mostraram claramente que a metodologia empregada na encapsulação do EE na SBA-15 foi satisfatória. De acordo com Mercuri, “as análises por TG/DTG, DSC, FTIR e AE confirmaram a presença de etinil no suporte silicático, destacando-se a escolha da acetona como o melhor solvente transportador do EE”. 

As possíveis aplicações práticas dessa invenção animam os pesquisadores para a realização de testes in vivo, já que a novidade pode facilitar a vida de muitas mulheres em idade fértil. A coordenadora do estudo vislumbra a criação de um anticoncepcional que dispense a ingestão diária. Com isso, pode-se diminuir a dose consumida de hormônios e os efeitos colaterais, evitando-se o esquecimento – motivo de muitas gravidezes não planejadas.

Os componentes da segunda equipe afirmam não existir preocupação quanto à ingestão de cápsulas de SBA-15, uma vez que a sílica não pode ser digerida pelo ser humano. De acordo com eles, esse composto é facilmente descartado pelo organismo, uma vez que não pode ser degradado pelos sucos gástricos, assim como ocorre com a celulose. 

Além disso, os pesquisadores de ambas as equipes são unânimes em reconhecer que os solventes etanol e acetona são eliminados no processo de secagem – ou seja, não há nenhum risco de toxicidade, caso o produto se torne comercial. 

Mercuri frisa, ainda, que a requisição de patente para o processo de encapsulação do etinilestradiol tramita no Instituto Nacional de Propriedade Industrial (Inpi) e que sua aprovação certamente ocorrerá este ano.

Entreteses p50 processo encapsulacao

Artigos relacionados:

MATOS, Jivaldo do R.; MERCURI, Lucildes P.; KRUK, Michal; JARONIEC, Mietek. Toward the synthesis of extra-large-pore MCM-41 analogues. Chemistry of Materials, Washington, DC: ACS Publications, v. 13, n. 5, p. 1.726-1.731, 5 abr. 2001. Disponível em: <http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/cm000964p>. Acesso em: 4 maio 2017.

MERCURI, Lucildes P.; CARVALHO, Luciana V.; LIMA, Flávia A.; QUAYLE, Carolina; FANTINI, Márcia C. A.; TANAKA, Gabriela S.; CABRERA, Wafa H.; FURTADO, Maria F. D.; TAMBOURGI, Denise V.; MATOS, Jivaldo do R.; JARONIEC, Mietek; SANT’ANNA, Osvaldo A. Ordered mesoporous silica SBA-15: a new effective adjuvant to induce antibody response. Small, [s.l.]: John Wiley & Sons, Inc., v. 2, n. 2, p. 254-256, fev. 2006. Disponível em: <http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.200500274/epdf>. Acesso em: 4 maio 2017.

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