Desenvolvimento e caracterização de micropartículas contendo ácido acetil salicílico associado à fucoidana produzidas por spray-drying para administração pulmonar

Abstract

A hemostasia é definida como um processo fisiológico que mantém o estado líquido e circulante do sangue com indução de um tampão hemostático em caso de lesão vascular. A perda da integridade deste sistema pode gerar diversos quadros patológicos, tais como os distúrbios trombóticos (ex: aterotrombose e tromboembolismo venoso), que representam as causas mais frequentes de morbidade e mortalidade mundial. A agregação plaquetária é um dos principais eventos envolvidos no processo de formação do trombo vascular. De modo preocupante, os agentes antiagregantes plaquetários disponíveis atualmente no mercado exibem diversos efeitos indesejáveis à saúde do paciente levando à desistência do tratamento, o que reforça a importância do desenvolvimento de novas formulações administradas por vias alternativas. No presente trabalho, visando a utilização de microtecnologia, propomos o desenvolvimento de pós respiráveis contendo ácido acetilsalicílico associado à fucoidana produzidas por spray-drying para administração pulmonar e sua caracterização in vitro, in vivo e ex vivo. Foram desenvolvidas três formulações pulverulentas com diferentes adjuvantes de secagem (hidroxipropilmetilcelulose, L-leucina e quitosana) utilizando o ácido acetilsalicílico como fármaco antiagregante plaquetário e a fucoidana, um polissacarídeo natural para direcionamento aos locais lesionados passíveis de desenvolverem distúrbios trombóticos. As formulações foram inicialmente avaliadas quanto a parâmetros físicos e químicos, com rendimentos do processo de secagem de cerca de 50% e tamanhos de 1,4 a 2,6 μm. A análise morfológica evidenciou que as partículas exibiram superfície levemente rugosa. Entretanto, os resultados de estabilidade não foram satisfatórios para as formulações utilizando quitosana ou L-leucina, sendo selecionada apenas a formulação com hidroxipropilmetilcelulose para os ensaios posteriores (MP/F4M). Com isso, foi possível quantificar a fucoidana presente na formulação MP/F4M comparável ao polissacarídeo livre e determinar o perfil de liberação in vitro do ácido acetilsalicílico utilizando pó coeso em diferentes meios, com o patenteamento do aparato desenvolvido, demonstrando uma liberação controlada quando comparada ao fármaco livre. Além disso, foi, determinado transporte do tipo anômalo pela modelagem matemática deste perfil de liberação. Adicionalmente, foi caracterizado o perfil aerodinâmico in vitro da formulação MP/F4M, detectando propriedades aerodinâmicas adequadas para administração pulmonar visando deposição média a profunda. Com relação ao perfil de lavabilidade em mucosa esofágica suína, a formulação proposta apresentou propriedades mucoadesivas. Para os ensaios antihemostáticos in vitro, foi evidenciada ação antiagregante plaquetária da formulação MP/F4M comparável ao fármaco livre e para os ensaios in vivo, foi observado que não houve formação de trombose arterial após indução, com reduzido tempo de sangramento, sem alterar a estrutura dos órgãos na análise histopatológica. Com isso, foi desenvolvida uma formulação para secagem por aspersão baseada em micropartículas contendo ácido acetilsalicílico, fucoidana, L-lisina e hidroxipropilmetilcelulose, denominada de MP/F4M e os resultados in vitro revelaram potencial capacidade de administração por via pulmonar, devido à seus parâmetros físicos e químicos, propriedades mucoadesivas e de liberação controlada, além dos ensaios antihemostáticos/ antitrombóticos in vitro e in vivo evidenciarem a possível utilização desta formulação para tratamento de quadros trombóticos.

Hemostasis is defined as a physiological process that maintain the current liquid state of the blood and induce a hemostatic plug in case of vascular injury. Losing the integrity of that system can lead to pathological conditions, such as thrombotic disorders (e.g. atherothrombosis and venous thromboembolism), which represent the most frequent cause of morbidity and mortality worldwide. Platelet aggregation is one of the main events involved in the formation of a vascular thrombus. Unfortunately, the commercially available antiplatelet agents exhibit a number of undesirable effects on patient health resulting in treatment withdrawal, which reinforces the importance of developing new formulations and administration alternatives. In the present study, aiming to use microtechnology, we propose the development of inhalable powders containing acetylsalicylic acid (as antiplatelet drug) associated with fucoidan (a natural polysaccharide to target injured sites that may develop thrombotic disorders) produced by spray-drying for pulmonary administration and in vitro, in vivo and ex vivo characterization. Three powdery formulations with different adjuvants (hydroxypropylmethylcellulose, L-leucine and chitosan) were prepared and these formulations were initially evaluated for physicochemical parameters, with drying process yields of about 50%, microparticles sizes ranged from 1.4 to 2.6 μm and morphological analysis showing that all formulations exhibited a slightly rough surface. However, stability of acetylsalicylic acid was not satisfactory for formulations using chitosan or L-leucine, only the hydroxypropylmethylcellulose (MP/F4M) formulation was selected for the subsequent assays Thereby, it was possible to quantify the fucoidan present in the MP/F4M formulation, determine acetylsalicylic acid in vitro dissolution profile using cohesive powder in different media demonstrating a controlled release when compared to free drug, with patent deposit for the developed method and apparatus. In addition, a mathematical modeling determined anomalous transport for this dissolution profile. Additionally, in vitro aerodynamic profile of MP/F4M formulation was characterized, demonstrating suitable aerodynamics property for medium to deep deposition in the lungs after pulmonary administration. Regarding the in vitro washability profile in porcine esophageal mucosa, the proposed formulation presented mucoadhesive properties. For in vitro antihemostatic assays, antiplatelet profile of MP/F4M was comparable to free drug and for in vivo assays it wat not detected arterial thrombosis after induction, with reduced bleeding time and no changes in the organs structure of these animals was observed. Therefore, spray dried microparticles containing acetylsalicylic acid, fucoidan, L-lysine and hydroxypropyl methylcellulose (MP/F4M) was developed. The in vitro results revealed potential pulmonary administration due to its physicochemical parameters, mucoadhesive properties and controlled release, as well as in vitro and in vivo antihemostatic /antithrombotic assays showing possible use for this formulation to treat thrombotic conditions.