Micronização de n-acetilcisteína e trans-resveratrol pela técnica SEDS e avaliação das atividades biológicas in vitro e in vivo

Abstract

Os compostos trans-resveratrol e N-acetilcisteína são potentes antioxidantes de grande importância industrial. O trans-resveratrol é um polifenol encontrado em diversos alimentos, especialmente em amoras, uvas e seus derivados. Esse composto apresenta inúmeros benefícios para saúde: antioxidante, antiplaquetário, antifúngico, anti-inflamatório, cardioprotetor entre outros. A N-acetilcisteína é um composto de tiol (-SH) com um potente efeito antioxidante. Esse composto vem demonstrando efeitos relevantes em diversas condições como na doença renal crônica, no câncer, na insuficiência pulmonar e nas doenças mentais. A técnica de Dispersão de Solução Aumentada por Fluidos Supercríticos (Solution Enhanced Dispersion by Supercritical Fluids, na sigla em inglês SEDS) é um método que pode ser aplicado para micronizar compostos com propriedades bioativas. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o emprego da técnica SEDS na micronização de trans-resveratrol e N-acetilcisteína utilizando um DCC 23 com três pontos centrais, avaliando-se a influência da concentração do composto, temperatura e pressão de operação em relação ao tamanho médio de partícula (Dp), além das propriedades biológicas in vitro e in vivo. O trans-resveratrol antes do processo de micronização apresentava o tamanho médio de 36,65 µm e da NAC de 709,82 µm, sendo o melhor resultado de ambos compostos obtido nas mesmas condições de operação: concentração de 20 mg·mL-1, pressão de 80 bar e temperatura de 35 °C, o que reduziu o tamanho original em cerca de 166,59 vezes obtendo um diâmetro médio de partículas de 0,22 µm para trans-resveratrol e redução de cerca de 248,19 vezes obtendo Dp de 2,86 µm para N-acetilcisteína. Em relação às propriedades do trans-resveratrol após o processo de micronização verificou-se o aumento da solubilidade do composto em água, cerca de 2,8 vezes comparado ao composto não-micronizado, incremento da velocidade de dissolução em 1,8 vezes e além de aumentar a atividade antioxidante do composto. Pelas análises de DSC e DR-X observou-se que houve modificações na estrutura cristalina do trans-resveratrol. Já as propriedades físico-químicas da NAC micronizada versus não-micronizado observou-se aumento na velocidade de dissolução, sendo que somente o contato do solvente com o composto ocorre total dissolução do mesmo, além do aumento da atividade antioxidante. Pelas análises de DR-X verificou-se que a cristalinidade da NAC micronizada foi reduzida após o processo, e pela análise de DSC verificou-se que houve deslocamento do ponto de fusão do composto, indícios de modificações da estrutura. Foi comprovado pelo FTIR que não houve degradação dos compostos. Pela análise de solvente residual utilizando CG-EM e CG-FID, pode ser assinalado que os compostos micronizados estão de acordo com as normas para consumo humano. Assim, o fato de o melhor resultado ter sido obtido nas condições mais brandas de temperatura e pressão é relevante, pois além de redução do custo do processo há a possibilidade de trabalhar com compostos termossensíveis. Por fim, nos testes in vivo em zebrafish observou-se que a NAC micronizada diminuiu a concentração eficaz mínima em 100 vezes, obtendo o mesmo efeito tipo ansiolítico do composto não-micronizado. Portanto, a micronização aumentou a biodisponibilidade e potencializou os efeitos terapêuticos tanto in vitro como in vivo dos fármacos o que abre novos horizontes na área de micronização por fluido supercrítico tanto para indústria farmacêutica, química como de alimentos.

Abstract : Trans-resveratrol compounds and N-acetylcysteine are potent antioxidants of great industrial interest. The trans-resveratrol is a polyphenol found in various foods, especially in Blueberry, grape seeds, in the skin of the grapes and in red wine. This compound offers numerous health benefits, such as: antioxidant, antifungal, anti-inflammatory, antiplatelet, cardioprotective among others. N-Acetylcysteine is a thiol (-SH) with a potent antioxidant effect. This compound comes demonstrating preventive effect as protector in chronic kidney disease, cancer, pulmonary insufficiency among others. The technique Solution Enhanced Dispersion by Supercritical Fluids (SEDS), is a method that can be applied to micronization compounds with bioactive properties. In this context, the objective of this work was to evaluate the use of the method in the micronization of SEDS trans-resveratrol and N-acetylcysteine using both a DCC 23 with 3 central points, evaluating the influence of the concentration of the compound (4, 12, and 20 mg·mL-1), temperature (308, 313 and 318 F) and pressure (80, 100 and 120 bar) operating in relation to average particle diameter (Dp). In addition to evaluating biological properties in vitro and in vivo.The average size of the drug before processing of the trans-resveratrol was 36.65 µm and the NAC of 709.82 µm and the best result of both compounds were obtained in the same conditions: concentration of 20 mg·mL-1, 80 bar pressure and a temperature of 308 F, which reduced the original size at about 166.59 times getting an average diameter of 0.22 µm particles for trans-resveratrol and reduction of about 248.19 times getting Dp of 2.86 µm for N-acetylcysteine. In relation to the properties of Trans-resveratrol after the micronization process, the solubility of the compound increased in water, about 2.8 times compared to the non-micronized compound, increasing the dissolution rate by 1.8 times and increasing the activity Antioxidant of the compound. From DSC and PXRD analyzes, we observed that there were modifications in the trans-resveratrol crystal structure. The physicochemical properties of the micronized versus non-micronized NAC observed an increase in the dissolution rate, and only the contact of the solvent with the compound occurs totally dissolution of the same, besides the increase of the antioxidant activity. From the PXRD analysis it was found that micronized NAC reduced crystallinity after the process, and by DSC analysis it was found that there was a shift of the compound melting point indicative of structure modifications. It was proved by the FTIR found that there was no degradation of the compounds. Finally, the residual solvent analysis using GC-MS and GC-FID, it was proven that the micronized compounds are in accordance with the standards for human consumption. Thus, the fact that the best results have been obtained in milder conditions of temperature and pressure is relevant, as well as reducing the cost of the process there is the possibility of working with heat-sensitive compounds. Finally, in the in vivo tests in Zebrafish it was observed that the micronized NAC decreased the minimum effective concentration in 100 times, obtaining even anxiolytic type effect of the non-micronized compound. Therefore, micronization increased the bioavailability and potentiated the therapeutic effects, in vitro and in vivo, of the drugs, which opens new horizons in the area of supercritical fluid micronization for both the pharmaceutical, chemical and food industries.