Encapsulação de óleo de cravo em nanopartículas lipídicas e poliméricas em sistema livre de solvente

Abstract

A nanoencapsulação é utilizada para melhora da solubilidade de óleos essenciais em meios aquosos e aumentar a biodisponibilidade devido ao aumento da superfície de contato. Neste trabalho, foram produzidas nanoemulsões, nanopartículas lipídicas sólidas e nanopartículas poliméricas carregadas com óleo de cravo e avaliada a sua eficiência após o processo de encapsulação. As nanoemulsões foram formadas a partir da técnica de ultrasonicação, utilizando Crodamol, Pluronic® F-127 e diferentes concentrações de óleo de cravo, foram formadas nanopartículas esféricas de diâmetro médio entre 98 e 134 nm com a variação da concentração de óleo. As nanopartículas lipídicas sólidas foram produzidas através do método de emulsificação-ultrasonicação utilizando ácido esteárico, ou mistura de ácido esteárico com Crodamol e variação da concentração de óleo de cravo. O tamanho médio das partículas se manteve inferior a 312 nm, com formato esférico e com formação de imperfeições cristalinas na superfície das nanopartículas. As nanopartículas formadas com dois lipídios tiveram maior eficiência de encapsulação e maior retenção do óleo essencial após estocagem, em comparação às compostas por somente ácido esteárico. Análises de FT-IR e DSC comprovaram a redução da cristalinidade com a adição do lipídio líquido na formulação, devido à formação de mais imperfeições na rede cristalina do ácido graxo, consequentemente mais espaço para acomodação e retenção do composto bioativo. A formulação de nanoemulsão testada obteve um valor de Concentração Inibitória Mínima inferior às formulações testadas para nanopartículas lipídicas sólidas, e todas as formulações testadas obtiveram ótimos valores de atividade antioxidante. As nanopartículas poliméricas carregadas com óleo de cravo foram produzidas através do método de polimerização via tiol-eno em miniemulsão, utilizando um monômero dieno renovável derivado de óleo de mamona e isosorbídeo, um monômero ditiol, Lutensol AT 80 como surfactante não-iônico e diferentes concentrações de óleo de cravo. As nanopartículas produzidas apresentaram um diâmetro médio em intensidade entre 192 e 284 nm, com alta eficiência de encapsulação. A conversão final do monômero apresentou elevado decréscimo com o aumento da concentração de óleo de cravo na formulação. Este resultado é devido à reação do grupo fenol do eugenol com os radicais livres diminuindo a concentração destes no meio reacional com consequente redução da taxa de polimerização. Análises de DSC e GPC sugerem que o óleo de cravo foi parcialmente incorporado à cadeia polimérica, devido à redução do ponto de fusão eda massa molar do polímero formado na presença de óleo de cravo na formulação. A reação pode se dar devido à reação do radical tiil com a insaturação do grupo alquila da molécula de eugenol formando uma ligação covalente entre a cadeia polimérica em crescimento e o eugenol. Por conter apenas uma insaturação em sua molécula, o eugenol age com um agente terminador de cadeia deste processo de polimerização, ocasionando a redução da massa molar do polímero formado. As baixas massas molares alcançadas e a incorporação da molécula de eugenol à cadeia polimérica reduzem também a temperatura de fusão do polímero, conforme observado por DSC. Na avaliação da atividade antioxidante foi verificado que a presença de óleo de cravo elevou a atividade antioxidante das nanopartículas.<br>

Abstract: Nanoencapsulation is used to improve water solubility of essential oils in aqueous media and improve bioavailability due to the increase of contact area. In this work were produced nanoemulsions, solid lipid nanoparticles and polymeric nanoparticles loaded with clove oil and evaluated its efficiency after encapsulation process. Nanoemulsions were prepared through ultrasonication technique, using Crodamol, Pluronic® F-127 and different clove oil concentration; spherical nanoparticles were formed with average diameter between 98 and 134 nm when the oil concentration was varied. The solid lipid nanoparticles were produced using stearic acid or mixture of stearic acid and Crodamol, both cases was tested with clove oil concentration varying. The average particle size remained below 312 nm, with spherical shape and formation of crystalline imperfections on the surface of the nanoparticles. The samples tested with two lipids had higher encapsulation efficiency and better clove oil retention after storage than those composed by just one lipid. FT-IR and DSC analyses confirmed a reduction in lipid crystallinity when liquid lipid was added in formulation; it is because the liquid lipid is able to form more imperfections in the crystal lattice of fatty acid, consequently more room available to accommodation and retention of bioactive compound. The nanoemulsion formulation tested had a low Minimum Inhibitory Concentration than those formed with solid lipid, and all formulations tested showed a great antioxidant activity. Polymeric nanoparticles loaded with clove oil were produced by thiol-ene polymerization in miniemulsion, using a fully renewable diene monomer derived from castor oil and isosorbide, a dithiol monomer, Lutensol AT 80 as non ionic surfactant and different concentrations of clove oil. The polymeric nanoparticles presented an intensity average diameter between 192 and 284 nm with high encapsulation efficiency. The final polymer conversion showed a decrease with increasing concentration of clove oil in the formulation. This result could be attributed to the reaction of the phenyl group of eugenol with the free radicals decreasing their concentration in the reaction medium and thus the polymerization rate. DSC and GPC analyses suggested that the clove oil (eugenol) was partially incorporated to the polymer chain due to the decrease of the melting point and molecular weight of the polymer in the presence of clove oil in the formulation. This reaction can occur due to the reaction of the thyil radical with the double bond of the alkyl group from the molecule of eugenol creating a covalent bond between the growingpolymer chain and the eugenol. As eugenol contains just one insaturation, it acts as a capping agent for this polymerization process, resulting in the decrease of the molecular weight of the polymer that is being formed. The reduced molecular weight and the incorporation of eugenol to the polymer chain decrease the melting point as observed by DSC. The antioxidant activity evaluation showed that the presence of clove oil improve the antioxidant activity of nanoparticles.