Desenvolvimento de nanocápsulas de núcleo lipídico multiparede complexadas com Zn2+ contendo captopril e furosemida e avaliação farmacológica em ratos espontaneamente hipertensos

Abstract

As nanopartículas podem proteger o fármaco do meio externo, melhorar a sua absorção e modificar a farmacocinética aparente, sendo uma boa escolha como carreador de fármacos que tenham uma meia-vida curta e uma absorção modificada pela presença de alimentos. O captopril (inibidor da enzima conversora de angiotensina) e a furosemida (um diurético de alça) são utilizados para o tratamento da hipertensão e têm as suas biodisponibilidades reduzidas na presença de alimentos, bem como curtas meias-vidas. Por ser um fármaco lipofílico, a furosemida pode ser utilizada no desenvolvimento de nanocápsulas, visando seu encapsulamento no núcleo oleoso, entretanto, para se veicular um fármaco hidrofílico juntamente neste tipo de supraestrutura, necessita-se de uma estratégia diferenciada. Neste trabalho é proposto um modelo constituído pela adição de lecitina na formulação promovendo um aumento do potencial zeta negativo da partícula, sendo após revestida com quitosana, por esta apresentar uma carga positiva. A presença de elétrons livres na estrutura da quitosana permite a ligação a metais que por sua vez podem se ligar a uma substância que também apresente elétrons livres em sua estrutura, como é o caso do captopril. Desta forma, o objetivo desta tese é desenvolver e caracterizar nanocápsulas multiparede contendo furosemida no núcleo lipofílico e captopril complexado ao metal na superfície, como uma estratégia inovadora de veiculação de dois fármacos em uma nanoestrutura e testar a sua ação farmacológica em ratos espontaneamente hipertensos após administração oral. Foram desenvolvidas as seguintes formulações: contendo furosemida em seu núcleo oleoso [(LNCFur(0,5)], após adicionado o revestimento de quitosana [(MLNC-Fur(0,45)] e, por fim, com a adição do metal, neste caso o zinco, e do captopril, obteve-se a formulação Capt(0,5)-Zn-MLNC-Fur(0,45), sendo que ao lado dos fármacos, entre parênteses, encontram-se as concentrações em mg/mL e ao lado do zinco a concentração do metal em g/mL. Para a LNC-Fur(0,5), a eficácia de encapsulação da furosemida foi de aproximadamente 81%. Diferentes concentrações de zinco foram testadas e se observou que, para a concentração de 25 g/mL de Zn2+, a menor utilizada, a liberação de captopril foi mais sustentada do que para concentrações mais elevadas e que na ausência do metal [Capt(0,5)-MLNC-Fur(0,45)] apresentava um perfil semelhante. Os perfis de liberação com diferentes concentrações de captopril nas formulações demonstraram que, quanto maior a concentração de captopril, maior a percentagem de liberação do fármaco. A análise físico-química das três etapas de formulação demonstrou, por diferentes técnicas, diâmetros de partículas nanométricos inferiores a 200 nm. Como esperado, o potencial zeta se modificou de uma carga negativa para LNC-Fur(0,5) (-14,3 mV) para uma carga positiva [(MLNC-Fur(0,45)] (+18,3 mV) e a formulação apresentou baixos índices de polidispersão. A análise morfológica da suspensão mostrou uma partícula esférica nanométrica por microscopia eletrônica de transmissão (MET), confirmada por microscopia de força atômica. Avaliando os estudos realizados in vivo em relação ao controle da solução branco, obteve-se um aumento da diurese para o grupo Capt(0,5)-Zn(25)-MLNC, entretanto não houve diferença significativa dos grupos comparado ao controle quando da relação diurese e consumo de água. Quanto aos marcadores de dano renal analisados na urina, verificou-se uma redução dos valores de microalbuminúria para Capt(0,5)- Zn(25)-MLNC, o que indica uma proteção renal para esta formulaçãofrente ao crescente desenvolvimento da hipertensão. A análise da atividade de NAG, demonstrou uma tendência à proteção ao dano renal, não significativo, para todos os grupos tratados com exceção do Capt(0,5)-MLNC-Fur(0,45) que mostrou um aumento nos valores de NAG, mostrando uma tendência à lesão renal, bem como um aumento nos valores de MDA mostrando um aumento no estresse oxidativo. Os marcadores de dano renal no plasma não demonstraram valores significativos diferentes do controle e nem uma tendência, provavelmente por serem marcadores tardios de lesão renal. Também não foram detectadas diferenças dos íons sódio, potássio e cloro entre os grupos, provavelmente devido à coleta após 24 horas quando não existia um efeito antihipertensivo significativo entre elas. Os marcadores de dano hepático não demonstraram alterações significativas em relação ao controle. Referente aos estudos de farmacodinâmica, avaliando a pressão sistólica, observou-se que no primeiro dia todos os tratamentos apresentaram efeito anti-hipertensivo e que as formulações demonstraram um tempo de efeito mais prolongado que as suas soluções. Observou-se também um efeito na associação dos fármacos, prolongando o tempo de efeito hipotensor. No quinto dia para todos os tratamentos houve uma redução do tempo de efeito com exceção da Capt(0,5)- Zn(25)-MLNC-Fur(0,45), entretanto, manteve-se um perfil de maior duração de efeito para as formulações em relação às soluções. Para a pressão diastólica, não se observou diferença entre as formulações e soluções, somente para Capt(0,5)-Zn(25)-MLNC-Fur(0,45), no primeiro dia e no quinto dia tanto a formulação Capt(0.5)-MLNC-Fur(0,45) como Capt(0,5)-Zn(25)-MLNC-Fur(0,45) apresentaram uma duração de efeito até 24 horas. Avaliando o conjunto de dados de toxicidade e efeito anti-hipertensivo, pode-se concluir que a formulação Capt(0,5)-Zn(25)-MLNC-Fur(0,45) mostrou-se mais adequada para o tratamento da hipertensão.

Nanoparticles can protect the drug from the media, improve its absorption and modify the pharmacokinetics, being a good choice as a carrier for drugs that have a short half-life and their absorption modified by the presence of food. Captopril (an angiotensin-converting enzyme inhibitor) and furosemide (a loop diuretic) are used for the treatment of hypertension and have their bioavailability reduced in the presence of food as well as a short half-life. Being furosemide a lipophilic drug, it can be used in the development of nanocapsules, aiming its entrapment on the lipophilic core, however, to deliver hydrophilic drugs together on this kind of superstructure, it should be needed a different strategy. On this work, it is proposed a model composed by the addition of lecithin on the formulation increasing the negative zeta potential of the particle and after coating with chitosan, as it presents a positive charge. The presence of free electrons in the chitosan structure enables binding metals, which in turn can bind to a drug that also have free electrons present in its structure, as captopril. So, the aim of this dissertation is to develop and characterize multiwall lipid core nanocapsules containing furosemide on the lipophilic core and captopril complexed to metal on the surface, as a new strategy for carrying two drugs in one nanostructure and test its pharmacological effect in spontaneous hypertensive rats after oral administration. The formulations developed were: lipid core nanocapsules containing furosemide [LNC-Fur(0.5)], the formulation coated with chitosan [MLNC-Fur(0.45)] and for last, the Zn2+ was added and captopril right after, obtaining Capt(0.5)-Zn(25)-MLNC-Fur(0.45), wherein the side of the drugs in brackets can be seen the concentrations in mg/ml and zinc-side concentration in g/mL. For LNC-Fur(0,5), the entrapment efficiency of furosemide was around 81%. Different concentrations of Zn2+ were tested and it was observed that for the concentration of 25 g/mL of Zn2+, which was the lowest one, the release of captopril were more sustained than for higher concentrations of metal and the same profile was obtained in the absence of Zn2+. The release profile with different concentrations of captopril in the formulations showed that the higher the concentration of captopril, the greater the percentage of drug released. The physicochemical analysis of the three steps of the formulation showed a nanometric particle size (below 200 nm) by different techniques. As expected, the zeta potential changed from a negative charge for LNC-Fur(0,5) (-14,3 mV) to a positive charge when coated with chitosan (+18,3 mV) and also the formulation showed a low polydispersity index. The morphological analysis showed a nanometric spherical particle by transmission electronic microscopy (TEM) confirmed by atomic force microscopy. Evaluating the studies in vivo compared to control, it was obtained an increase in diuresis for Capt(0.5)-Zn(25)-MLNC, however there was no significant difference (p<0.05) between the groups when the diuresis and water consumption relation was compared to control. The kidney damage markers were analyzed in urine and it was observed a decrease in microalbuminuria values for Capt(0.5)-Zn(25)-MLNC, there may be a kidney protection for this formulation against the increasing development of hypertension. The analysis of NAG activity showed a tendency to protect against the kidney injury, however it was not significant for all treated groups except for Capt(0.5)-MLNC-Fur(0.45), which showed an increase in the amounts of NAG, demonstrating a tendency to renal damage, as well as an increase in MDA levels showing an increase in oxidative stress. The markers of kidney injury in plasma showed no significant different values of the control, probably because they are late markers of kidney damage. It was also not detected differences between the sodium, potassium and chlorine values among the groups, most likely due to sampling after 24 hours when there was no significant anti-hypertensive effect between them. The liver damage markers showed no significant changes compared to the control. Regarding the pharmacodynamics studies and the systolic pressure, it was observed that on the first day, all treatments showed antihypertensive effect and that the formulations demonstrated a longer effect than their solutions. There was also a synergistic effect of drugs, prolonging the anti-hypertensive effect. On the fifth day for all treatments there was a reduction of time effect with the exception of Capt(0.5)-Zn(25)-MLNC-Fur(0.45), however, it was still remained a longer effect profile for the formulations compared to the solutions. For diastolic pressure, no difference was observed between the formulations and solutions on the first day, only to Capt(0.5)-Zn(25)-MLNCFur(0.45) and on the fifth day both the formulation Capt(0.5)-MLNC-Fur(0.45) as Capt (0.5)-Zn(25)-MLNC-Fur (0.45) had an effect lasting up to 24 hours. Evaluating the data set of toxicity and anti-hypertensive effect, it can be concluded that the formulation Capt(0.5)-Zn(25)-MLNC-Fur(0.45) proved to be more suitable for the treatment of hypertension.