Dispositivos Poliméricos Microfibrosos Bioabsorbibles con ...
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Dispositivos Poliméricos Microfibrosos Bioabsorbibles con Agentes Antifúngicos Dispersos
Pablo R. Cortez Tornello1, Gabriela E. Feresin
2, Alejandro Tapia
2, Gustavo A. Abraham
1,
Teresita R. Cuadrado1
1 Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales, INTEMA (UNMdP-CONICET).
Av. J. B. Justo 4302, 7600, Mar del Plata. 2 Instituto de Biotecnología, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de San Juan. Av. Lib. Gral
San Martín 1109 (O), 5400, San Juan.
E-mail: [email protected]
RESUMEN
A fin de disminuir los efectos secundarios no deseados a nivel sistémico, generados por la
administración por vía oral de fármacos para el tratamiento de enfermedades fúngicas epiteliales, se
desarrollaron y caracterizaron sistemas poliméricos con agentes antimicóticos dispersos. Se
prepararon matrices poliméricas de poli(láctico-co-glicólico) (PLGA 50:50) solubilizando en las
mismas, Chalcona 1 (CH1) y Ketoconazol (Keto). La Chalcona 1 es un agente activo natural poco
solubles en agua que posee actividad antifúngica. El ketoconazol es una droga disponible en el
mercado, utilizada comunmente para tratar infecciones generadas por hongos y levaduras. Los
agentes seleccionados se usaron para preparar mallas fibrosas cargadas con drogas mediante el
proceso de “electrospinning”. Las mallas microfibrosas resultantes se caracterizaron mediante
calorimetría diferencial de barrido, microscopía electrónica de barrido y espectroscopia ultravioleta-
visible. El análisis térmico mostró que tanto Ch1 como Keto se disuelven completamente en las
matrices de PLGA amorfo. El contenido de Ch1 y Keto incorporados a los sistemas PLGA/Ch1 y
PLGA/Keto fue 77,87 y 104,15 mg/g de matriz polimérica, respectivamente. Los niveles de carga
de droga obtenidos en las matrices desarrolladas resultan útiles para aplicaciones tópicas.
Palabras clave: poli(láctico-co-glicólico), ketoconazol, chalcona, antifúngico.
INTRODUCCIÓN
En las últimas dos décadas se ha observado un aumento progresivo de las infecciones causadas
por hongos y levaduras. Esto se encuentra asociado entre otros motivos, a la prolongación de la vida
como consecuencia de la medicina moderna, intervenciones quirúrgicas actuales y, a la práctica
habitual de la inmunodepresión para tratar pacientes con enfermedades como el cáncer, SIDA y
rechazos por transplante de órganos [1].
Los cambios mencionados, estimularon la obtención de nuevos y más efectivos fármacos que
permiten actuar de manera eficiente, uniéndose a la membrana plasmática de hongos y levaduras,
modificando de esta manera la permeabilidad de dicha membrana e induciendo a la destrucción del
hongo. Problemas asociados a los nuevos fármacos obtenidos, se refieren a su ineficiencia para
distinguir entre la membrana de los hongos y las membranas de las células de los mamíferos, lo que
produce efectos secundarios no deseados al ser administrados mediante vía oral para el tratamiento
de enfermedades fúngicas epiteliales [2].
El presente trabajo tiene como objetivo la generación de matrices poliméricas microfibrosas de
poli(láctico-co-glicólico), mediante “electrospinning”. Esta técnica permite obtener morfologías
fibrosas a partir de soluciones poliméricas compuestas [3, 4]. Las membranas obtenidas poseen
agentes bioactivos dispersos tales como, un fármaco antifúngico comercial Ketoconazol y un
principio activo natural de propiedades antifúngicas probadas, Chalcona 1 [5].
MATERIALES Y METODOS
Para la obtención de los sistemas poliméricos bioactivos se emplearon poli(láctico-co-glicólico)
(PLGA 50:50, Mw = 54 KDa, Aldrich), el fármaco antifúngico de uso comercial Ketoconazol y el
agente activo Chalcona 1 (2,4-dihidroxi-3-metoxichalcona) de propiedades antifúngicas probadas
[6], extraído a partir de la especie natural Zuccagnia punctata Cav. (Fabaceae), que se encuentra en
Rodeo, departamento de Iglesia de la provincia de San Juan (Argentina) [5]. Ambos fármacos son
pobremente solubles en agua. La dispersión de los principios activos se realizó a partir de
soluciones de PLGA 25% W/V en tetrahidrofurano: dimetilformamida (THF : DMF) 75:25. Las
soluciones compuestas se procesaron mediante la técnica de “electrospinning”, para obtener
membranas fibrosas de elevada relación área superficial/volumen, que permitan aumentar la
biodisponibilidad de los agente antifúngicos.
La técnica de electrospinning permite obtener membranas fibrosas hiladas no tejidas, con alta
porosidad interconectada y una elevada relación área superficial/volumen [3, 4]. El método se basa
en la aplicación de una tensión elevada (típicamente 5 – 25 kV) a un fluido polimérico (solución o
fundido). El gradiente de campo eléctrico establecido entre una boquilla y una placa conectada a
tierra, produce un chorro que se proyecta sobre la placa sustrato. Durante la trayectoria del
micochorro el solvente se evapora y la fibra forma una membrana [7, 8]. El diámetro de la fibra
depende de numerosas variables y se encuentra normalmente entre 50 nm y 2 µm. Un esquema del
equipo descripto se presenta en la Figura 1.
Las condiciones experimentales empleadas en el procesamiento de las matrices fibrosas
obtenidas fueron gradiente de potencial 1,25 KV/cm y velocidad de flujo de la solución 0,6 ml/h.
Las muestras se secaron exhaustivamente bajo vacío.
La morfología de las matrices obtenidas se observó mediante Microscopía electrónica de Barrido
(SEM), utilizando un equipo JEOL, modelo JSM-6460LV previo metalizado con oro.
El contenido tanto de Ch1 como de Keto presente en los discos moldeados de 9 cm de diámetro y
0, 14 mm de espesor, se determinó mediante espectroscopía ultravioleta/visible, empleando un
espectrómetro Agilent. Se cortaron muestras de 0,5 x 0,5 cm2 y se disolvieron en una mezcla de
THF : DMF 75:25. Los máximos de absorción de obtuvieron a λ= 301 nm para Keto y λ= 342 nm
para Ch1.
El análisis térmico del polímero, los principios activos y los dispositivos microfibrosos
compuestos se efectuó mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC), con un calorímetro
Perkin Elmer Pyris 1. Se determinaron las temperaturas de transición vítrea (Tg) y temperaturas y
entalpías de fusión.
Figura 1: Esquema de un equipo básico de electrospinning
RESULTADOS Y DISCUSION
Se obtuvieron membranas poliméricas microfibrosas amorfas (Tg 38 °C) de PLGA, PLGA/Ch1 y
PLGA/Keto de 9,2 cm de diámetro y 0,14 mm de espesor. La Figura 2.a) muestra la micrografía
SEM de la matriz de PLGA, donde puede observarse claramente la estructura microfibrosa de la
matriz. En la Figura 2.b) se muestra la morfología de la matriz de PLGA cargada con Ch 1. Las
fibras de la matriz poseen diámetros menores a 5 µm.
La Tabla 1 muestra el contenido de Keto y Ch1 de las matrices fibrosas PLGA/Keto y
PLGA/Ch1 obtenidos mediante análisis UV-visible de dispositivos de dimensiones 0,5 x 0,5 cm2 y
0,14 mm de espesor.
La Figura 3.a) muestra el termograma de Keto, en la que se observa un pico de fusión definido y
el correspondiente termograma de la matriz PLGA/Keto, mientras que en la figura 3.b) puede
observarse el termograma de Ch 1 con una endoterma de fusión y el termograma de la matriz
PLGA/Ch 1.
60 80 100 120 140 160
PGLA/Keto
Flujo de Calor (m
W)
Temperatura (°C)
Ketoconazol
∆∆∆∆H= 88,66 J/g
T= 150,1 °C
Muestra m
(µg/film) M
(mg/g matriz) PLGA/Ch1 70,08 77,87
PLGA/Keto 83,32 104,15
Figura 2: a) Imagen SEM matriz PLGA (aumento x 1000), b) Imagen SEM matriz PLGA/Ch1 (x 3000).
a) b)
Tabla 1: Cuantificación de los agentes activos dispersos.
60 80 100 120 140 160
Chalcona 1
Flujo de Calor (m
W)
Temperatura (ºC)
PLGA/Ch 1
∆∆∆∆H= 78,961 J/g
T= 127,078 ºC
Figura 3: a) Termograma de Keto y PLGA/Keto, b) Termograma de Ch 1 y PLGA/Ch1
a) b)
La ausencia de los picos de fusión característicos de Keto y Ch1 indica la completa disolución de
los principios activos en la matriz de PLGA.
CONCLUSIONES
Las membranas microfibrosas amorfas obtenidas contienen los principios activos antifúnficos
Ketoconazol y Chalcona 1 completamente disueltos. La elevada relación área superficial/volumen
de estas membranas permite una mayor biodisponibilidad de los agentes antifúngicos dispersos. El
contenido de Ch1 (78 mg) y Keto (104 mg) por cada gramo de matriz polimérica, resulta apropiado
para el tratamiento de enfermedades fúngicas mediante aplicación tópica.
REFERENCIAS
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J, Tapia A. Argentinian Propolis from Zuccagnia punctata Cav.(Caesalpinieae)Exudates: Phytochemical
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