Cocristal de curcumina e n-acetilcisteína: síntese, caracterização e atividades antinociceptiva e anti-inflamatória in vitro e in vivo

Abstract

Um dos grandes desafios da indústria farmacêutica é a baixa biodisponibilidade dos novos ingredientes farmacêuticos ativos, sendo que até 90% dos novos medicamentos recebem a classificação BCS II. Neste contexto encontra-se a curcumina, que é um polimorfo hidrofóbico bioativo, e tem sido estudada pelo seu potencial antinociceptivo e anti- inflamatório, entre outros. Para melhorar a solubilidade e, consequentemente, a biodisponibilidade de substâncias, várias metodologias podem ser aplicadas. Entre elas, vem recendo destaque, nos últimos anos, a utilização de metodologias utilizando fluido supercrítico. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi produzir um cocristal de curcumina, utilizando n-acetilcisteína como coformador, através da metodologia de gás antissolvente, empregando dióxido de carbono supercrítico como antissolvente, e avaliar a solubilidade do cocristal, assim como seu potencial antinociceptivo e anti-inflamatório. Para comprovar a formação da forma cristalina, os seguintes testes de caracterização foram realizados: calorimetria exploratória diferencial, difratometria de raios-X de pó e microscopia eletrônica de varredura. A análise de solubilidade e de atividade anti-quimiotáxica também foram realizadas. A partir da comprovação da melhoria na solubilidade e da potencialização da atividade anti-quimiotáxica do cocristal em relação à curcumina pura, testes in vivo foram realizados para avaliar a atividade antinociceptiva e anti-inflamatória: ensaio de contorções abdominais induzidas por ácido acético e edema de pata induzido por carragenina em camundongos Swiss machos. Os testes de open field e rota-rod foram realizados no intuito de verificar possíveis efeitos indesejados do cocristal na integridade da coordenação motora e performance locomotora e exploratória. Os resultados de caracterização demonstram a formação de uma nova estrutura cristalina, comprovando que a formação do cocristal ocorreu com sucesso. Os resultados do teste de solubilidade demonstram um aumento significativo na solubilidade do cocristal, em comparação a curcumina pura. No ensaio de quimiotaxia, o cocristal inibiu a migração de neutrófilos em todas as concentrações testadas, diferentemente da curcumina e do coformador quando testados isoladamente. Os testes in vivo demonstraram que o cocristal teve uma potencialização da atividade antinociceptiva e anti-inflamatória quando comparado à curcumina pura, visto que a dose efetiva do cocristal foi 166,67 vezes menor que a dose efetiva de curcumina pura. O cocristal não demonstrou efeitos negativos na coordenação motora e performance locomotora e exploratória. Possivelmente, devido ao aumento da solubilidade do cocristal em água e diferentes pHs, houve favorecimento da absorção da curcumina no trato gastrointestinal e, assim, aumento de sua biodisponibilidade e potência farmacológica.

Abstract: One of the major challenges faced by the pharmaceutical industry is the low bioavailability of new active pharmaceutical ingredients. It is known that up to 90% of new drugs are included in the BCS II classification. In this context, curcumin, which is a bioactive hydrophobic polymorph, belongs to BCS class II. Curcumin has been studied on its antinociceptive and anti-inflammatory potential, among others. To improve the solubility and, consequently, the bioavailability of substances, several methodologies can be applied. Among them, the use of methodologies using supercritical fluid has been highlighted in recent years. Thus, the aim of this work was to produce a curcumin cocrystal, using n-acetylcysteine as coformer, by the anti-solvent gas methodology, using supercritical carbon dioxide as an anti-solvent, and to evaluate the cocrystal solubility, as well as its antinociceptive and anti-inflammatory activities. To attest the formation of the crystalline form, the following characterization tests were carried out: differential scanning calorimetry, powder X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The analysis of solubility and anti-chemotactic activity were also performed. Based on the evidence of the improvement in solubility and the potentiation of the anti-chemotactic activity of cocrystal in relation to pure curcumin, in vivo tests were carried out to evaluate the anti-nociceptive and anti-inflammatory activities of the cocrystal: acetic acid-induced writhing test and carrageenan-induced paw oedema in male Swiss mice. The open field and rota-rod tests were carried out in order to verify possible undesired effects of the cocrystal on the integrity of motor coordination and locomotor and exploratory performance of the animals. The characterization results demonstrate the formation of a new crystalline structure, proving that the formation of the cocrystal successfully occurred. The results of the solubility test demonstrate a significant increase in the solubility of the cocrystal, compared to pure curcumin. In the chemotaxis assay, the cocrystal inhibited the migration of neutrophils at all concentrations tested, unlike pure curcumin and the coformer, when tested isolated. In vivo tests demonstrated that the cocrystal presented increased potency in the antinociceptive and anti-inflammatory activity when compared to pure curcumin, since the effective dose of cocrystal was 166.67 times lower than the effective dose of pure curcumin. The cocrystal did not impair the motor coordination and locomotor and exploratory activities of mice. Possibly, due to the increased solubility of the cocrystal in water and different pHs, the absorption of curcumin in the gastrointestinal tract was favored and, thus, its bioavailability and pharmacological potency were improved by the cocrystallization.