Preparação e caracterização físico-química de complexos de inclusão entre anestésicos locais e hidroxipropil-beta-ciclodextrina

Quim. Nova, Vol. 30, No. 4, 777-784, 2007 Carolina Morales Moraes, Priscila Abrami, Marcos Moisés Gonçalves e Newton Andréo Filho Universidade de Sorocaba, Cidade Universitária, Rodovia Raposo Tavares, km 92,5, 18023-000 Sorocaba – SP, Brasil Sérgio Antonio Fernandes e Eneida de Paula Departamento de Bioquímica, Instituto de Biologia, Universidade Estadual de Campinas, CP 6109, 13083-970 Campinas – SP, Brasil Leonardo Fernandes Fraceto* Departamento de Engenharia Ambiental, Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, Campus Sorocaba, Av. Três de Março, 511, 18087-180 Sorocaba - SP, Brasil Artigo PREPARAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DE COMPLEXOS DE INCLUSÃO ENTRE β -CICLODEXTRINA ANESTÉSICOS LOCAIS E HIDROXIPROPIL-β Recebido em 9/1/06; aceito em 27/10/06; publicado na web em 28/5/07 PREPARATION AND PHYSICO-CHEMICAL CHARACTERIZATION OF INCLUSION COMPLEXES BETWEEN LOCAL ANESTHETICS AND HYDROXYPROPYL-β-CYCLODEXTRIN. S(-) Bupivacaine (S(-)BVC) and Lidocaine (LDC) are widely used local anesthetics (LA). Hydroxypropyl β-cyclodextrin (HP-β-CD) is used as a drug-carrier system. The aim of this work was to characterize inclusion complexes between LA and HP-β-CD. The affinity constants determined at different pHs show favourable complexation. The release kinetics experiments showed that S(-)BVC and LDC changed the released profiles in the presence of HP-β-CD. Nuclear magnetic resonance experiments gave information about the interaction between LA and the cyclodextrin cavity. This study focused on the physicochemical characterization of drug-delivery formulations that come out as potentially new therapeutic options for pain treatment. Keywords: S(-) Bupivacaine; lidocaine; cyclodextrin. INTRODUÇÃO Os anestésicos locais (AL) são moléculas anfifílicas utilizadas no controle da dor crônica ou aguda e que possuem toxicidade proporcional à potência1. Evitam ou aliviam a dor por interromperem a condução nervosa através da ligação específica aos canais de Na+ voltagem-dependente dos axônios, bloqueando, assim, o movimento de íons sódio para o interior da célula nervosa2, impedindo a propagação do estímulo nervoso. Os anestésicos locais têm efeito direto nos canais de sódio e interagem com diferentes graus de afinidade com esta proteína, dependendo do estado funcional (ativado, inativado, em repouso) da mesma. Até a década de 90, acreditava-se que a forma ionizada dos AL seria a responsável pelo efeito anestésico (ligação direta ao canal de sódio) e que caberia a forma neutra dos AL (mais hidrofóbica) a função de facilitar à penetração dos anestésicos nas membranas3,4. No entanto, trabalhos do grupo de Catterall5-6, usando mutação sítioespecífica, demonstraram que anestésicos locais, em sua forma neutra, interagem e modificam a função de canais de sódio. Em clínica, os anestésicos locais mais amplamente utilizados na terapia da dor aguda e crônica são os do tipo amino-amida7, como bupivacaína, BVC e lidocaína, LDC (Figura 1). A bupivacaína é mais cardiotóxica que doses equieficazes da lidocaína. Clinicamente, a cardiotoxicidade da bupivacaína manifesta-se por arritmias ventriculares graves e depressão miocárdica após administração intravascular inadvertida de grandes doses. É provável que este efeito da bupivacaína seja devido a vários fatores: lidocaína e bupivacaína bloqueiam os canais de sódio cardíacos rapidamente durante a sístole, entretanto, a bupivacaína dissocia-se muito mais lentamente que a lidocaína durante a diástole, de forma que uma fração significativa de canais de sódio permanece bloquea*e-mail: Figura 1. Estruturas químicas dos anestésicos locais (bupivacaína e lidocaína) e representação esquemática da estrutura da HP-b-CD apresentando sete monômeros de glicose da no final da diástole com bupivacaína8. Portanto, o bloqueio com bupivacaína é cumulativo e substancialmente maior do que seria previsível por sua potência anestésica local. A bupivacaína, por possuir estereocentro, possui dois isômeros R e S. Durante muito tempo se utilizou a mistura racêmica de bupivacaína, porém, testes in vitro com animais, injetando-se intravenosamente a forma enantiomérica S(-) da bupivacaína (levobupivacaína) apresenta menor efeito cardiotóxico e menores efeitos tóxicos no sistema nervoso central em comparação com R(+)bupivacaína e bupivacaína racêmica9. 778 Moraes et al. Estudos clínicos com o enantiômero levógiro da bupivacaína (S(-)BVC) confirmaram este resultado e mostraram maior segurança clínica em função da menor cardiotoxicidade, além de não apresentarem diferenças na duração do bloqueio sensorial10,11. A potência da levobupivacaína e da mistura racêmica é igual, porém o fato de sua toxicidade ser reduzida torna este isômero um anestésico local com muito mais vantagens para ser utilizado na prática clínica11. Sabe-se, desde o final do século XIX, que a hidrofobicidade dos anestésicos locais é diretamente proporcional ao tempo de duração de anestesia, bem como à toxicidade12. Como as características desejáveis para uma molécula anestésica incluem, além de longa duração de ação e da seletividade para o bloqueio sensorial em relação ao bloqueio motor, a diminuição da toxicidade local e/ou sistêmica13, uma alternativa, que atualmente tem se mostrado capaz de promover estes efeitos desejáveis, é a liberação modificada desses fármacos, através de formação de complexos de inclusão com ciclodextrinas14,15. Ciclodextrinas (CDs) são oligossacarídeos cíclicos, compostos por unidades de glicose unidas através de ligações α-1,4, originados da degradação do amido pelas enzimas ciclodextrinaglicosiltransferases, sintetizadas por alguns microrganismos16,17. As três ciclodextrinas naturais são a alfa (α-CD), a beta (βCD) e a gama (γ-CD), compostas de 6, 7 e 8 unidades de D-(+)glicopiranose, respectivamente. Na ciclodextrina, grupos hidroxila primários e secundários estão orientados para o exterior do anel formado pelas unidades de glicose, conferindo-lhe um exterior bastante hidrofílico e uma cavidade interna hidrofóbica. Tal cavidade permite a formação de complexos de inclusão entre as ciclodextrinas e moléculas que apresentem dimensões compatíveis com esta cavidade interna18-20. As β-CDs são as ciclodextrinas (Figura 1) mais amplamente utilizadas na complexação de várias classes de fármacos20-22. As aplicações farmacêuticas das ciclodextrinas vão desde aumento da solubilidade do fármaco, aumento da biodisponibilidade do fármaco, aumento da estabilidade química do fármaco, modificações no odor e sabor até redução na taxa de hemólise de fármacos20,23,24. No entanto, a administração parenteral das CDs e, particularmente da β-CD, pode causar nefrotoxidade devido à formação de um complexo de baixa solubilidade entre β-CD e colesterol, que precipita e impede a filtração glomerular nos rins25. A administração de β-CD também pode causar hemólise de eritrócitos humanos26. Por isso, foram desenvolvidas ciclodextrinas modificadas, de forma a melhorar as propriedades de carre (...truncated)