Desenvolvimento de membranas poliméricas de acetato succinato de hidroxipropilmetilcelulose e kappa carragena contendo curcumina visando o tratamento tópico

Abstract

O presente trabalho teve por objetivo o desenvolvimento de dispersões sólidas na forma de membranas utilizando a blenda de Acetato Succinato de Hidroxipropilmetilcelulose (HPMCAS) e Kappa carragena (k-CAR) contendo Curcumina (CUR) visando o tratamento tópico. No Capítulo I foi explanado a revisão bibliográfica e os objetivos. No Capítulo II, através da calorimetria exploratória diferencial (DSC), foi identificado que a CUR tem solubilidade máxima de 14,2 e 5,1 % (m/m) para o HPMCAS e k-CAR, respectivamente. O parâmetro de Flory-Huggins (Xf) foi calculado e classificado como sendo uma mistura miscível e exotérmica para o HPMCAS-CUR e imiscível para k-CAR-CUR. Utilizando a fluorescência foi estimado a solubilidade intrínseca (X) da CUR no HPMCAS e verificado que ela é inversamente proporcional a temperatura. Também foi determinado os parâmetros termodinâmicos indicando ser um processo exotérmico e espontâneo. Por espalhamento de luz dinâmico (DLS) foi caracterizado a formação de nano e micropartículas coloidais classificadas como instáveis (< ±30 mV) por potencial zeta (Z). As partículas também foram caracterizadas por microscopia eletrônica de transmissão (TEM) que exibiram uma tendência semelhante ao observado por DLS. Foi calculado o grau de cristalinidade (Xc) da CUR no estado sólido e no estado fundido (por DSC) constatando que, no estado sólido, o Xc foi significativamente maior. A determinação da solubilidade no equilíbrio (48 h) evidenciou que o HPMCAS promove um estado metaestável. O Capítulo III mostra o desenvolvimento das membranas a base de HPMCAS/k-CAR (50, 60 e 70 % (m/m) de HPMCAS) contendo CUR por casting. Os dados provenientes da microscopia de luz polarizada (PLOM) demostraram a homogeneidade e a predominância amorfa da CUR nas membranas. A espectroscopia UV-vis caracterizou de que maneira as diferentes proporções entre os polímeros afetam o equilíbrio diceto/ceto-enólico da CUR. Por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) foi constatado bandas deslocadas nas blendas atribuídas a interações intermoleculares entre os polímeros. Por difração de raios X (XRD) foi verificado o perfil amorfo das membranas contendo CUR indicando a efetividade da dispersão sólida. Através da análise termogravimétrica (TGA) foi verificado para as membranas um perfil térmico menos estável, quando comparado ao HPMCAS. O DSC caracterizou o efeito plastificante da k-CAR nas blendas. A CUR exibiu um comportamento de reticulante na membrana 50% e 70% e plastificante na 60%, perfil que corrobora com os dados da cinética de degradação. Pelo DMA foi possível caracterizar o aumento do módulo elástico com a adição da CUR. Foi constatado no ensaio de tensão versus deformação um perfil distinto do DSC, possivelmente devido a presença de água, que pode estar atuando como reticulante. O ângulo de contato (CA) permitiu determinar a energia superficial (Yt) e mediante, foi verificado o potencial das formulações contendo CUR como um dispositivo tópico, principalmente a 50% de HPMCAS. Por microscopia eletrônica de varredura (SEM), foi caracterizado superfícies lisas e estruturas internas porosas. No Capítulo IV foi avaliado a cinética de liberação que constatou o modelo de Primeira ordem e Kosmeyer-Peppas como descritores. A permeação cutânea evidenciou uma maior deposição da CUR na epiderme do que na derme. Testes microbiológicos mostraram que as membranas contendo CUR foram eficientes contra as cepas de Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa. A atividade antioxidante com DPPH demostraram resultados de IC50 em torno de 6,125 mg L-1.

Abstract: The present work aimed at the development of solid dispersions in the form of membranes using a blend of Hydroxypropylmethylcellulose Acetate Succinate (HPMCAS) and Kappa carrageenan (k-CAR) containing Curcumin (CUR) for topical treatment. In Chapter I the bibliographic review and objectives were explained. In Chapter II, through differential scanning calorimetry (DSC), it was identified that the CUR has a maximum solubility of 14.2 and 5.1 % (w/w) for HPMCAS and ?-CAR, respectively. The Flory-Huggins parameter (?f) was calculated and classified as being a mixture that is miscible and exothermic for HPMCAS-CUR and immiscible and endothermic for ?-CAR-CUR. Using fluorescence, the intrinsic solubility (?) of CUR in the HPMCAS was estimated and verified that it is inversely proportional to temperature. Thermodynamic parameters were also determined, indicating that it is a predominantly exothermic and spontaneous process. Dynamic light scattering (DLS) characterized the formation of colloidal nano and microparticles classified as unstable (< ±30 mV) by zeta potential (?). The particles were also characterized by transmission electron microscopy (TEM) which exhibited a trend like that observed by DLS. The degree of crystallinity (Xc) of CUR in the solid state and in the molten state (by DSC) was calculated, noting that in the solid state the Xc was significantly higher. The determination of solubility at equilibrium (48 h) evidenced that HPMCAS promotes a metastable state. Chapter III shows the development of membranes based on HPMCAS/?-CAR (50, 60 and 70% (w/w) HPMCAS) containing CUR by casting. Data from polarized light microscopy (PLOM) showed the homogeneity and amorphous predominance of CUR in the membranes. UV-vis spectroscopy characterized how different proportions between polymers affect the diketo/keto-enol balance of CUR. By spectroscopy in the infrared region (FTIR) it was observed bands shifted in the blends attributed to intermolecular interactions between the polymers. By X-Ray Diffraction (XRD) the amorphous profile of the CUR-containing membranes was verified, indicating the effectiveness of the solid dispersion. Through the thermogravimetric analysis (TGA) a less stable thermal profile was verified for the membranes, when compared to HPMCAS. DSC characterized the plasticizing effect of ? CAR in blends. The CUR exhibited a cross-linking behavior in the membrane 50% and 70% and plasticizing in the 60%, a profile that corroborates with the data of the degradation kinetics. It was found the lowest degradation activation energy (Ea) for the 50% sample, in line with the data obtained by TGA. Through DMA it was possible to characterize the increase in elastic modulus with the addition of CUR. In the stress versus strain test, a distinct profile from the DSC was observed, possibly due to the presence of water, which may be acting as a cross-linker. The contact angle (CA) allowed the determination of the surface energy (?t) and through this, the potential of formulations containing CUR as a topical device was verified, mainly at 50% of HPMCAS. By scanning electron microscopy (SEM) smooth surfaces and internal porous structures were characterized. In Chapter IV the release kinetics was evaluated, which found the First order model and Kosmeyer-Peppas as descriptors. The cutaneous permeation evidenced a greater deposition of CUR in the epidermis than in the dermis. Microbiological tests showed that CUR containing membranes were effective against Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa strains. Antioxidant activity with DPPH showed IC50 results around 6.125 mg L-1.