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: pablocortez@fi.mdp.edu.ar

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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[5] Agüero MB, Gonzalez M, Lima B, Svetaz L, Sánchez G, Zacchino S, Feresin GE, Schmeda G, Palermo

J, Tapia A. Argentinian Propolis from Zuccagnia punctata Cav.(Caesalpinieae)Exudates: Phytochemical

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[6] Svetaz L, Agüero MB, Alvarez S, Luna L, Feresin G, Tapia A, Zacchino S. Antifungal Activity of

Zuccagnia punctata Cav.: Evidence for the Mechanism of Action. Planta Med. 2007; 73, 1-7.

[7] Caracciolo PC, Thomas V, Vohra YK, Buffa F, Abraham GA. Electrospinning of novel biodegradable

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Materials Science: Materials in Medicine. 2009; 20(10), 2129-2137.

[8] Cortez Tornello PR, Feresin GE, Giannini F, Juarez A, Zacchino S, Tapia A, Abraham GA, Cuadrado

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