Desarrollo de un complejo de inclusión molecular de fármacos a partir de almidón nativo

Abstract

El almidón es un polímero biodegradable y biocompatible cuyas investigaciones durante los últimos años lo proyectan como un material de partida prometedor para el desarrollo de sistemas de entrega de moléculas en el campo farmacéutico. En este contexto, en la presente investigación se extrae y caracteriza el almidón de una fuente poco convencional como el bambú y se evalúa su posible uso como hospedador en la formación de complejos de inclusión molecular con el ibuprofeno, de igual manera se empleó almidón de maíz con fines comparativos.

El almidón de bambú está constituido de gránulos con formas irregulares y un tamaño medio de 15 μm ± 1.0 μm, con un contenido de amilosa de 18.3% ± 1.2%, exhibe un patrón cristalográfico correspondiente al polimorfo A con una alta temperatura de gelatinización (79.1 °C) y una baja entalpía (ΔH = 8.8 J g-1). Por su parte, el almidón de maíz presenta el mismo patrón cristalográfico del polimorfo A y en contraste con el almidón de bambú, tiene un menor contenido de amilosa (16.30% ± 2.24%), una menor temperatura de gelatinización (71.10 °C) y una mayor entalpía (ΔH = 22.35 J g-1).

Para la formación de los complejos molécula activa - almidón se emplearon tres métodos: acidificación de una solución alcalina, calentamiento - sellado y calentamiento - sellado por rotaevaporación, siendo este último una propuesta de esta tesis. Las cantidades de agua y los tiempos de reacción utilizados en cada procedimiento influencian el rendimiento de los complejos obtenidos; los que se encuentran entre 16.3% y 89.6% para el almidón de bambú y entre 30.3% y 74.5% para el almidón de maíz. Igualmente, la eficiencia de complejación es influenciada por dichas variables alcanzando valores de hasta 10.30% ± 0.02% cuando se trabaja almidón de bambú y de hasta el 22.35% ± 0.04% en el caso de almidón de maíz. Las estructuras semicristalinas de los complejos obtenidos evidencian algunas diferencias importantes, principalmente en sus comportamientos térmico y de liberación del activo. Los complejos parecen mantener una estructura más compacta en condiciones gástricas simuladas pH 1.2 con porcentajes de liberación bajos obtenidos por un transporte de difusión predominantemente Fickiana. Por otro lado, en condiciones simuladas del intestino (pH 6.8 y 7.2) en presencia de amilasa pancreática, se observó una liberación de aproximadamente el 90% al cabo de 6 h con una cinética de liberación principalmente de primer orden, probablemente como consecuencia de la escisión de los enlaces α(1-4) en cualquier punto de las cadenas poliméricas.

Estos resultados sugieren que los almidones investigados podrían ser empleados como sistemas transportadores de moléculas activas cuya liberación sea requerida a nivel intestinal, lo cual abre posibilidades de generación de valor agregado a fuentes nativas de almidón, especialmente para el diseño de nuevos sistemas de entrega de fármacos.

Starch is a biodegradable and biocompatible polymer whose recent research projects it as a promising starting material for the development of drug delivery systems in the pharmaceutical field. In this context, the present investigation extracts and characterizes the starch from an unconventional source such as bamboo and evaluates its possible use as a host in the formation of molecular inclusion complexes with ibuprofen, in the same way corn starch was used for comparative purposes.

Bamboo starch consists of granules with irregular shapes, an average size of 15 μm ± 1.0 μm, an amylose content of 18.3% ± 1.2%, and a crystallographic pattern corresponding to polymorph A exhibiting a high gelatinization temperature (79.1 ° C) and a low enthalpy (ΔH = 8.8 J g-1). On its part, corn starch presents the same crystallographic pattern of polymorph A but in contrast to bamboo starch, characterizes by a lower amylose content (16.30% ± 2.24 %), a lower gelatinization temperature (71.10 ° C) and a higher enthalpy (ΔH = 22.35 J g-1).

Three methods were used to form the drug - starch complexes: acidification of an alkaline solution, heating - sealing and heating - sealing by rotavaporation, the latter being proposed in this thesis. The amounts of water and the reaction times used in each procedure influence the yield of the complexes obtained which varies between 16.3% and 89.6% for bamboo starch and 30.3% and 74.5%, for the corn starch. Likewise, the complexing efficiency is influenced by these variables reaching values of up to 10.30% ± 0.02% when bamboo starch was used and of up to 22.35% ± 0.04% for corn starch. The semicrystalline structures of the obtained complexes show some important differences, mainly in their thermal and drug release behaviors. Probably, the complexes maintain a more compact structure under simulated gastric conditions pH 1.2 with low release percentages delivered predominantly by Fickian diffusion transport. On the other hand, under simulated conditions of the intestine (pH 6.8 and 7.2) in the presence of pancreatic amylase, a drug release of approximately 90% was observed after 6 h mainly following a first order release kinetics, probably because of the excision of the α (1-4) bonds at any point in the polymer chains.

These results suggest that the investigated starches could be used as carriers for active molecules whose release is intended at the intestinal level which offers attractive possibilities for generating added value to native starch source, particularly to design of new drug delivery systems.