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Hidrogéis com argila e glucantime para tratamento de leishmaniose cutânea

Hydrogels for clay and glucantime treatment of cutaneous leishmaniasis
  • Maria J. A. Oliveira
  • Ademar B. Lugão
  • Duclerc F. Parra
  • Valdir S. Amato
  • Lúcia Braz
  • Regina Maia

RESUMO

Biomateriais compõem uma área da ciência em que materiais sintéticos são desenvolvidos para funções biologicamente pertinentes, proporcionando grande diversidade de novos produtos. Estima-se que existam cerca de 300.000 produtos denominados biomateriais que são utilizados na área da saúde. Embora sejam largamente empregados, ainda precisam ser aperfeiçoados para fins terapêuticos. O objetivo deste trabalho foi desenvolver hidrogéis de polivinilpirrolidona, poli (álcool vinílico), argila e glucantime pelo processo de radiação gama que reticula e esteriliza simultaneamente, para tratamento de leishmaniose cutânea. O desenvolvimento foi feito em com o protocolo da comissão de ética número: CPE-IMT 2010/072, usando-se as técnicas de caracterizações intumescimento, espectrometria de energia dispersiva de raios-X - EDS, citotoxicidade, liberação “in vitro” e liberação “in vivo” (Balb/C). Observou-se que a dispersão da argila e do antimoniato na matriz polimérica ocorre de forma homogênea. Quanto ao teste de citotoxidade as amostras não apresentaram toxicidade, e os testes “in vivo” apresentaram redução dos ferimentos de 98% em camundongo Balb/C infectados com amastigotas da leishmaniose considerando-se por isso ocorrência de uma cura clínica. Essa matriz como suporte de liberação poderá contribuir para uma terapia alternativa em humanos com a finalidade de aumentar a qualidade de vida do paciente, que não pode usar o medicamento de forma convencional devido aos efeitos colaterais.

Palavras chaves: Hidrogéis, argila, glucantime, biomateriais.

INTRODUÇÃO

Estima-se que o mercado mundial para biomateriais movimente aproximadamente 35 bilhões de dólares todo ano. Além disso, este mercado apresenta crescimento de 11% ao ano, o que demonstra a grande necessidade deste tipo de produto. Embora sejam largamente empregados, ainda precisam ser aperfeiçoados para fins terapêuticos. Isto é evidente quando se faz um paralelo entre o desempenho dos biomateriais com o dos órgãos ou partes do corpo que eles devem substituir ou tratar. Porém, os biomateriais melhoram significativamente a qualidade de vida de milhões de pessoas, que de outra forma, estariam condenadas às limitações no desempenho de atividades ou até mesmo, em última análise, à morte1,2,3. Entre esses biomateriais destacam-se os nanogéis, microgéis e macrogéis formando os hidrogéis poliméricos, que são objeto de investigação como carregadores de fármacos.

Além do processo da radiação ionizante para a modificação de polímeros, recentemente têm sido usadas nanopartículas inorgânicas, para a formação de nanocompósitos poliméricos. Especialmente os nanocompósitos de polímeros com argilas naturais e sintéticas têm despertado o interesse de vários pesquisadores por sugerir a possibilidade de obtenção de novos materiais, entre os quais estão os hidrogéis4. As nanopartículas inorgânicas representam uma alternativa racional para polímeros convencionais, pois empregando-se uma pequena porcentagem de argila é possível formar polímeros com melhores propriedades mecânicas, boa transparência, maior estabilidade térmica e baixa permeabilidade a gases5.

Os hidrogéis podem ser diferenciados em suas interações físicas e químicas de acordo com sua reticulação. Em geral se mantêm em uma fase de transição de intumescimento de acordo com as necessidades de aplicações6. Contendo em sua composição 75% a 82% de água7 se submetidos ao intumescimento, podem aumentar de volume em até 300% em água ou fluídos biológicos, sem romper suas estruturas e sem modificar suas características físico – químicas.

Portanto, a inovação deste trabalho foi para oferecer uma forma alternativa de tratamento de uso tópico nas lesões provocadas pela leishmaniose cutânea, controlando a dosagem do fármaco na corrente sanguínea, diminuindo a citotoxicidade provocada pela dosagem injetável.

A leishmaniose tegumentar americana (LTA) é causada por um protozoário do gênero leishmania transmitido por mosquitos flebotomíneos8. É uma antropozoonose considerada um grande problema de saúde pública e representa um complexo de doenças com importante espectro clínico e diversidade epidemiológica. A Organização Mundial da Saúde (OMS) estima que 350 milhões de pessoas estejam expostas ao risco com registro aproximado de dois milhões de novos casos por ano, das diferentes formas clínicas, a cutânea, muco cutânea e visceral.

O ferimento causado pela leishmaniose cutânea tem características diferentes dos ferimentos comuns provocados por fungos e bactérias. Não pode ser usado tratamento tópico, como antibióticos ou anti-inflamatórios, apenas pode ser lavado com água. O paciente com lesões causadas pela leishmaniose que apresenta problemas renais ou cardíacos não pode usar o tratamento à base de antimoniatos (glucantime), ficando com as lesões sem tratamento, devido à toxicidade do fármaco injetado diretamente na corrente sanguínea.

Diante das informações da complexidade do tratamento das lesões provocadas pela leishmaniose cutânea, surgiu a proposta de oferecer uma forma alternativa de tratamento, utilizando uma matriz de polímero modificado por radiação como veículo de liberação do antimoniato diretamente no local afetado pelo ferimento. Essa matriz é um hidrogel de forma macia, úmida que libera o fármaco de forma lenta diminuindo a quantidade do antimoniato na corrente sanguínea, evitando a agressão da toxicidade no organismo do paciente. O presente trabalho avalia a ação do medicamento encapsulado na matriz de hidrogel, em forma de membrana, no modelo experimental Balb/C infectado com L. amazonensis.

Metodologia

Para a obtenção das membranas de hidrogéis foram solubilizado em água 10% de PVP e 10% de PVAl separadamente, após a solubilização foram adicionados em um béquer 1,5% de Agar, 1,0% de PEG, as porcentagens de argila 0,5%, 1,0% e 1,5%. Os reagentes foram solubilizados e homogeneizados sobre agitação por 5min a 85 ºC, após esse procedimento foi adicionado o glucantime. As formulações prontas foram colocadas em placas, seladas e enviadas para a reticulação e esterilização por radiação ionizante de fonte gama, assim obteve-se os hidrogéis.

Resultados

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Intumescimento


As membranas de hidrogéis PVAl/PVP e PVAl/PVP/0,5% argila apresentaram curvas de intumescimento semelhantes, enquanto a matriz de PVAl/ PVP/1,0% de argila apresentou maior intumescimento. Nota-se que as menores quantidade de argila favorece o intumescimento, comparando-se com a matriz PVAl/PVP/1,5% de argila que apresenta menor intumescimento. Essa redução pode ser relacionada às ligações covalentes obtidas pelos radicais livres durante a reticulação por radiação gama. Também pode ser observado que o tempo do equilíbrio de intumescimento das matrizes ocorre em 10 h. Em geral, o equilíbrio de intumescimento do hidrogel depende do rearranjo das moléculas após a reticulação e da interação polímero argila, conforme ilustrada na FIG. 1.

Espectrometria de energia dispersiva de raios-X - EDS

Observa-se a identificação e quantificação dos elementos sódio, magnésio, silício e antimônio, com maiores aglomerações em algumas regiões da amostra. A distribuição do antimônio é homogênea na superfície de fratura da amostra de hidrogel, representada na FIG. 2.

Citotoxicidade

Nos testes de citotoxicidade foi observado comportamento idêntico da amostra testada com o controle negativo. Então, é possível afirmar que os hidrogéis sintetizados por reticulação gama desenvolvido neste trabalho não causam morte ou prejuízo a célula de mamífero sendo, portanto, caracterizados como não citotóxicos. O comportamento apresentado pela matriz de hidrogel foi semelhante ao encontrado em trabalhos publicados anteriormente que também avaliaram “in vitro” a citotoxicidade de hidrogéis de PVP 9,10,como esta representada pela FIG. 3.

Testes “in vitro”

As amostras dos hidrogéis com a concentração do fármaco foram colocadas em frascos com 40 mL de água e em seguida em uma centrifugadora à temperatura de 37,0ºC sob agitação a 100 rpm durante 48 h e foram colhidas alíquotas de 2 mL nos períodos de 3, 6, 9, 12, 24, 36 e 48 h, para análises da concentração de antimônio, que foram substituídos por 2mL de água a cada alíquota retirada. As medidas foram feitas até alcançar o estado estacionário da liberação do glucantime. Isto foi baseado no fato de que o mecanismo de difusão desse sistema, controlado por intumescimento da matriz polimérica reticulada, onde a difusão aumenta na medida que a água penetra no polímero. A FIG. 4 (A, B, C e D) representa as curvas de liberação. Nota-se maior equilíbrio de liberação para a amostra PVP/PVAl/argila Fig. 4b portanto foi a membrana escolhida para o tratamento “in vivo”

Testes “in vivo”

Observou-se evolução significativa da redução das lesões durante o tratamento dos animais com as membranas de PVP/ PVAl/1,5% argila e glucantime, como mostra a FIG. 5.

FIGURA 5 – Redução da lesão cutânea na pata dos camundongos (X controle sem tratamento) versus (A tratados com PVAl/PVP/1,5% de argila/glucantime.

CONCLUSÕES

A aplicação das membranas de hidrogéis em forma de curativos “in vivo” no tratamento das lesões cutâneas provocadas pela Leishmania amazonensis tiveram evidente contribuição para a redução do ferimento alcançando uma cura clínica. Esse suporte de investigação poderá contribuir para uma terapia alternativa em humanos com a finalidade de aumentar a qualidade de vida do paciente, que não pode usar o medicamento de forma convencional devido aos efeitos colaterais.

Referências

1. Conferência Nacional de Ciência, Tecnologia e Inovação em Saúde, Anais, 2ª, Brasília-DF - 2004.

2. Onuki Y, Bhardwaj U, Papadimitrakopoulos F, Burgess DJA. Review of the Biocompatibility of Implantable Devices: Current Challenges to Overcome Foreign Body Response, J. Diabet. Sci. Technol. 2008;2(6):1003–15.

3. CGEE. Centro de Gestão e Estudos Estratégicos, Materiais Avançados para Saúde Médica-odontológica. Ciência, Tecnologia e Inovação, 2010;15:297-331.

4. Lee, JH, Siddaramaiah LI P, Kim NH, Yoo GH.Poly(acrylamide/laponite) nanocomposite hydrogels: Swelling and cationic dye adsorption properties. J. Applied Polym. Sci. 2009;111:1786-98.

5. Fonseca MG, Airoldi C. Híbridos inorgãnicos-Orgânicos derivados da reação de filossilicatos com organossilanos. Quím. Nova. 2003;(26)5:13-25.

6. Ulanski J. Molecular relaxations in radiationally crosslinked poly(vinyl methyl ether) hydrogels. J. Non-Cryst. Solids. 2007; 353:4536-40.

7. ABD El-Mohdy HL, Ghanem S. Biodegradability, antimicrobial activy and properties of PVA/PVP hydrogels prepared by y-irradiation. J. Polym. Res. 2009;16:1-10.

8. Amato VS, Tuon FF, Neto VA. Leishmania: origin, evolution and future since the Precambrian FEMS. Immunol. Med. Microbiol. 2008;54:158–66.

9. Lugão AB, Higa OZ, Rogero SO, Machado, LDB, Mathor MB. Biocompatibility study for PVP wound dressing obtained in different conditions. Radiat. Phys. Chem. 1999;55:705-7.

10. Lopérgolo LC, Lugão AB, Catalani LH. Direct UV photocrosslinking of poly(Nvinyl-2-pyrrolidone) (PVP) to produce hydrogels. Polym.2003;44:6217–22.