Síntese verde de nano-hidroxiapatita mediada por raízes de euclea natalensis para aplicação na liberação do fármaco antimalárico artemisinina

Abstract

Um dos três maiores problemas de saúde pública do mundo é a malária, com a maioria dos casos na África Subsaariana. Diversas estratégias têm sido utilizadas para combater a doença, tais como: vacinas, controle vetorial e administração de medicamentos. Nesta última estratégia, um dos medicamentos mais utilizados tem sido a artemisinina, da planta Artemisia annua. Porém, embora apresente propriedades farmacológicas, a artemisinina apresenta baixa solubilidade em água e óleo, baixa biodisponibilidade e sensibilidade em meios ácidos. Uma estratégia utilizada para mitigar esses problemas é a utilização de nanomateriais que cumpram a função de carregar, transportar e distribuir o medicamento nas condições desejadas. Nesse sentido, a hidroxiapatita, que pertence à família dos compostos de fosfato de cálcio, apresenta potencial devido à sua osteocondutividade, biocompatibilidade, possibilidade de sinergismo, não toxicidade, solubilidade em água, entre outras características relevantes. No presente trabalho, a nano-hidroxiapatita foi sintetizada utilizando a rota de precipitação com variação de três parâmetros: temperatura de reação (temperatura ambiente, 50 °C e 75 °C), taxa de gotejamento (0,5 mL/min, 1,0 mL/ min e 1,5 mL/min) e quantidade de extrato de Euclea natalensis (zero, 1,20 g e 2,40 g), utilizado para modificação do nanomaterial visando modular a morfologia e a cinética de liberação do fármaco-alvo. Os materiais foram caracterizados por uma série de técnicas, incluindo: difração de raios X (XRD), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise de área superficial (BET) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM). Os resultados obtidos confirmam a síntese da hidroxiapatita com e sem Euclea natalensis. Observou-se a obtenção de uma estrutura mais esférica, que melhorou a capacidade de adsorção, morfologia e tamanho das partículas, com a utilização da substância modificadora. Adicionalmente, o material possui eficiência de carregamento de 44,9% e percentual de liberação de 48,19% em 26 h com os seguintes parâmetros: 1,20 g de Euclea natalensis, taxa de gotejamento de 1,5 mL/min e 50 °C na reação. Os resultados obtidos foram comparados com dados da literatura, observando-se um bom desempenho do sistema de liberação investigado neste estudo em relação aos trabalhos previamente reportados.

Abstract: One of the three major public health problems in the world is malaria, with most cases occurring in Sub-Saharan Africa. Various strategies have been employed to combat the disease, including vaccines, vector control, and drug administration. In the latter strategy, one of the most used drugs has been artemisinin, derived from the plant Artemisia annua. However, despite its pharmacological properties, artemisinin has low solubility in water and oil, low bioavailability, and sensitivity in acidic environments. One strategy used to mitigate these issues is the use of nanomaterials that serve to load, transport, and deliver the drug under desired conditions. In this context, hydroxyapatite, which belongs to the family of calcium phosphate compounds, shows potential due to its osteoconductivity, biocompatibility, potential for synergism, non-toxicity, water solubility, among other relevant characteristics. In the present study, nano-hydroxyapatite was synthesized using the precipitation method with variations in three parameters: reaction temperature (room temperature, 50°C, and 75°C), drip rate (0.5 mL/min, 1.0 mL/min, and 1.5 mL/min), and the amount of Euclea natalensis extract (zero, 1.20 g, and 2.40 g), used to modify the nanomaterial to modulate the morphology and release kinetics of the target drug. The materials were characterized using a series of techniques, including X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), surface area analysis (BET), and transmission electron microscopy (TEM). The results obtained confirm the synthesis of hydroxyapatite with and without Euclea natalensis. A more spherical structure, which improved adsorption capacity, morphology, and particle size, was observed with the use of the modifying substance. Additionally, the material showed a loading efficiency of 44.9% and a release percentage of 48.19% over 26 hours with the following parameters: 1.20 g of Euclea natalensis, a drip rate of 1.5 mL/min, and a reaction temperature of 50°C. The results obtained were compared with literature data, showing good performance of the drug delivery system investigated in this study compared to previously reported works.