Desenvolvimento e avaliação das propriedades físico-químicas de membranas a base de quitosana e xilana contendo curcumina associada a promotor de solubilidade visando aplicação tópica

Abstract

Este estudo teve como foco o desenvolvimento de membranas compostas por quitosana (QTS) e xilana (XY) incorporadas com curcumina (CUR) e piperina (PIP) para aplicação como curativo de pele. Estudos de interações de CUR, PIP e Pluronic P-123 (P123) foram conduzidos a fim de obter as melhores relações molares de entre os compostos. Análises de DSC mostraram que os ativos se tornam mais amorfos em misturas com P123. A partir de análises fluorimétricas observou-se que no sistema tricomponente ocorre supressão da fluorescência da CUR em solução aquosa. No sistema CUR-PIP se verificou com análises de DSC e fluorimetria que a proporção de 40% de PIP gerou o material mais amorfo e a PIP aumenta a emissão de fluorescência da CUR em solução aquosa, indicando que ocorre interação intermolecular. Em seguida, foram desenvolvidas membranas de QTS e XY em diferentes proporções, evidenciando que a proporção de 80:20 (m/m) apresenta as melhores propriedades físico-químicas, como menor grau de dissolução e maior grau de intumescimento em soluções tampão pH de pele simulado (pHs 5,5 e 7,4), apresentando ainda maior resistência ao stress mecânico, mesmo depois de a membrana passar por processo de intumescimento. CUR e PIP foram incorporadas à formulação Q100 e Q80 para avaliar de que forma a interação entre os ativos altera as propriedades das membranas. A partir das caracterizações espectroscópicas verifica-se o sucesso na incorporação dos ativos na matriz poliméricas. Além disso, análises de DSC, difração de raio-X e microscopia PLOM mostraram que a interação entre CUR e PIP resulta em um material onde a CUR está mais amorfa e melhor dispersa. Análises de liberação in vitro em solução tampão pH 7,4 em condições sink mostraram maior liberação do ativo para membranas contendo PIP, alcançando liberação máxima de até 99% após 50 h, sendo o modelo cinético de Kornsmeyer-Peppas que melhor representou a liberação. Os ensaios de permeação cutânea ex vivo em pele humana mostraram que a presença de PIP nas membranas reduziu a permeação da CUR e que a maior retenção do ativo ocorre na epiderme. Ensaios microbiológicos realizados nas membranas Q100 e Q80 contendo CUR e PIP mostraram que as membranas apresentaram atividade antibacteriana para cepas de P. aeruginosa, tendo concentração inibitória mínima (MIC) da CUR em 1,15 mg.mL-1. Assim conclui-se que a matriz polimérica a base de QTS e XY desenvolvida obtida neste estudo mostra características importantes para a aplicação em tratamentos tópicos.

Abstract: This study focused on the development of membranes of chitosan (QTS) and xylan (XY) loaded with curcumin (CUR) and piperine (PIP) for skin treatment applications. First, the interactions of CUR, PIP and Pluronic P123 (P123) were investigated in order to obtain the best molar ratios among the compounds. DSC analysis showed that the active components become more amorphous in mixtures with P123. Fluorimetric analysis revealed that in the three-component system, the fluorescence of CUR is suppressed in aqueous solution. In the system of CUR-PIP, DSC and fluorimetric analysis showed that the proportion of 40 % PIP produces the most amorphous material and that PIP increases the fluorescence emission of CUR in aqueous solution, indicating that an intermolecular interaction occurs. Next, membranes with different proportions (w/w) of QTS and XY mixture were developed. It was found that the 80:20 ratio presented the best physicochemical properties, such as a lower degree of dissolution and a higher degree of swelling in pH buffer solutions of simulated skin (pHs 5.5 and 7.4), showing even higher resistance to mechanical stress, even after the membrane undergoes a swelling process. CUR and PIP were incorporated into the Q100 and Q80 formulations to assess how their interaction alters the properties of the membranes. Spectroscopic characterizations showed the success of incorporating the compounds into the polymer chains. In addition, DSC, X-ray diffraction and PLOM microscopy analysis showed that the interaction between CUR and PIP leads to an amorphous material that is better dispersed in the polymeric matrices. In vitro release analysis in a buffer solution with a pH of 7.4 under sink conditions showed a higher release of CUR for membranes containing PIP, reaching a maximum release of up to 99% after 50 h and the kinetic model that best represented the release of CUR was the Kornsmeyer-Peppas model. Ex vivo permeation tests on human skin showed that the presence of PIP in the membranes reduced the permeation of CUR and the greatest retention occurred in the epidermis. In microbiological tests performed on membranes Q100 and Q80 containing CUR and PIP, it was found that the membranes showed antibacterial activity against strains of P. aeruginosa, with the minimum inhibitory concentration (MIC) of CUR being 1,15 mg.mL-1.Thus, it is concluded that the polymeric matrix based on QTS and XY developed in this study shows important characteristics for application in topical treatments.