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http://hdl.handle.net/10773/2255
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title: | Materiais focfocálcicos para utilização em sistemas de libertação de fármacos |
authors: | Santos, Catarina Ferreira dos |
advisors: | Costa, Maria Elisabete Jorge Vieira da Almeida, Maria Margarida Tavares Lopes de |
keywords: | Engenharia de materiais Biomateriais Libertação de fármacos Hidroxiapatite |
issue date: | 2006 |
publisher: | Universidade de Aveiro |
abstract: | Os avanços recentes na área das Ciências Biomédicas exigem a necessidade
de desenvolvimento de materiais que permitam a reconstrução óssea,
facilitando o crescimento e regeneração dos tecidos. Tais materiais deverão
apresentar a capacidade de libertarem fármacos localmente e de uma forma
controlada. Os materiais fosfocálcicos, particularmente aqueles à base de
hidroxiapatite (Hap), são dos mais importantes e adequados a este tipo de
aplicações. Apresentam a vantagem de serem quimicamente semelhantes à
parte inorgânica do tecido ósseo, o que lhes confere propriedades biológicas
únicas, tais como excelente bioactividade e osteoconductividade. Possuem,
além disso, a capacidade de adsorverem substâncias com interesse biológico,
o que os torna aplicáveis como sistemas de libertação controlada de fármacos.
No presente trabalho prepararam-se grânulos de Hap, por atomização de
suspensões aquosas de partículas de hidroxiapatite com diferentes
morfologias, precipitadas a partir de soluções de cálcio/citrato/fosfato. Os
resultados mostraram que as diferentes características morfológicas das
partículas precipitadas de Hap foram determinantes para a microestrutura dos
grânulos atomizados e para a sua evolução durante o tratamento térmico.
Mostrou-se ser possível preparar grânulos com diferentes fases cristalinas que
possuem capacidades adsortivas diferentes. Obtiveram-se deste modo
materiais com diferentes áreas superficiais e com diferentes fases cristalinas,
com potencialidades para serem estudados como suporte de fármacos.
Estudou-se o comportamento dos grânulos porosos de Hap face à adsorção e
à libertação do fármaco anticancerígeno 5–Flourouracil (5-FU). Os resultados
dos estudos de adsorção revelaram que o modelo de Langmuir é o que melhor
se ajusta aos valores experimentais obtidos. Conclui-se no entanto não existir
um modelo de reacção único que descreva a cinética da adsorção do 5-FU
pelos grânulos.
Com o objectivo de elucidar o papel dos grupos citrato presentes nos grânulos
de Hap no processo de adsorção do fármaco efectuaram-se ensaios de
adsorção de 5-FU em partículas de Hap comerciais, originais ou previamente
tratadas com citratos. Os resultados indicam que a presença de citrato na
superfície das partículas inibe a adsorção do fármaco.
Avaliou-se ainda a possibilidade de preparação de um suporte de fármaco por
atomização de suspensões de nanopartículas de Hap em 5-FU. Os resultados
revelaram que à temperatura de trabalho a molécula do fármaco se degrada,
pelo que deverão ser exploradas condições de atomização diferentes, de
modo a ultrapassar este problema. De referir, no entanto, que os resultados
apontam a possibilidade de se usar o processo de atomização para preparar
fluorapatite a partir de nanopartículas de Hap.
Os resultados dos estudos de libertação do fármaco pelos grânulos permitiram
concluir que a taxa de libertação do fármaco em estudo pode ser controlada
utilizando grânulos com diferentes características, nomeadamente área
superficial/porosidade, composição de fases cristalinas e estado de superfície.
Conclui-se também que os iões presentes no meio de libertação têm forte
influência nos processos de libertação, afectando a sua velocidade.
Os resultados obtidos sugerem a viabilidade da aplicação de grânulos porosos
apatiticos como sistemas de libertação do fármaco 5-Flourouracil.
ABSTRACT: In biomedical research there is a growing need in developing materials for bone
substitution which will promote the regeneration and growth of the surrounding
tissue. Such materials should be not only biocompatible, resorbable, but also
bioactive. At the same time they should have the capability of releasing
chemicals, drugs and growth factors at controlled kinetics. Advantages of
implantable drug delivery systems can include high release efficiency, precise
dose control, low toxicity and allow to overcome disadvantages connected with
conventional methods.
Calcium phosphate-based materials, in particular hydroxyapatite-based ones
are among the most important for biomedical applications. As they have similar
chemical composition as human bone, they demonstrate excellent
biocompatibility with hard tissues and reveal bioactive, osteoconductive
properties. Besides, their capability of adsorbing biological active molecules
makes them interesting materials to be used as carriers for drugs, growth
factors and stem cells. Porous apatite particles, due to their microporous
structure, can ensure a slow and controlled release of an incorporated drug.
In the present work, hydroxyapatite granules were produced by spray drying
suspensions of particles with different morphologies, previously precipitated in
calcium/citrate/phosphate solutions. It was observed that the morphology of the
suspended particles was determining the spray dried granules morphology and
microstructure. Besides, the heat treatment of the spray dried granules
modifies not only the granules porosity but also its crystal phase composition. It
was demonstrated the possibility of producing apatite granules with different
phase composition and, as consequence, with different adsorption behaviour.
Materials with different specific surface area and different phase composition
with potentialities to be studied and used as drug carriers were thus
synthesized.
The adsorption and release behaviour of porous apatite granules, which are
intended to be used as 5-Flourouracil (5-FU) delivery systems and bone
regeneration templates were also investigated in this work. Adsorption results
may by described as Langmuir-type isotherms. Adsorption kinetics studies can
be described by an intra-particle diffusion model only during a specific period of
time. Besides, a pseudo second order diffusion model can be adjusted to the
experimental results during all the adsorption period. FTIR spectrum of the
porous apatite granules show not only the characteristic adsorption bands of
HAp but also two stretching bands assigned to the carboxylic group (COO-)
belonging to the citrate ion. In order to get more insight the role of those citrate
species during the adsorption process of 5-FU, commercial Hap particles
surface have been pretreated with citric acid. Results obtained for the
adsorption of 5 FU in these conditions revealed that the adsorbed citrate
groups condition the adsorption of the drug.
Another study also undertaken in this work was related with the obtention of a
drug carrier by spray drying suspensions of Hap nanoparticles in 5-FU solution.
The results showed that at the spray drying temperature the drug molecule
suffer degradation. In order to overcome this problem, different spray drying
conditions must be tried. Although, it must be pointed out the possibility of
obtain fluorapatite by spray drying a suspension of Hap nanoparticles.
Results of in-vitro release of 5-FU allow to conclude that the release rate can
be controlled by using apatite granules with different characteristics as a drug
carrier. Besides, it can also be concluded that the composition of the released
medium has a great influence in the release process, affecting the release rate.
These results suggest that the so produced porous apatite granules may serve
as an effective tool for the local administration of the drug 5-Flourouracil. |
description: | Mestrado em Engenharia de Materiais |
URI: | http://hdl.handle.net/10773/2255 |
appears in collections | CV - Dissertações de mestrado UA - Dissertações de mestrado
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