LIPOSSOMOS: PREPARAÇÃO E Improving drug delivery

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1 LIPOSSOMOS: PREPARAÇÃO E Improving drug delivery
CARACTERIZAÇÃO Liposomes: Improving drug delivery Veja: J. Scott, May 17, 1999

2 Fosfolipideos Grupos de cabeça polar Glicerol de 3 carbonos

3 Que é um lipossoma? Vesícula esféricar com uma bicamada fosfolipidica
Hidrofilico Hidrofobico

4 Membrana celular

5 Usos de Lipossomas Liberação de fármacos
Terapia de quelação para tratamento de envenenamento com metais pesados Substituição de enzimas Imagens para diagnostico de tumores Cosmeticos Estudos de membranas Liberação de fármacos

6 Por que usar lipossomas em liberação de fármacos?
Farmacos de alvos dirigidos Inativo: Lipossomas não modificados junto a sistemas de tecidos específicos do sistema reticuloendotelial Ativo: Lipossoma com alteração da superfície com ligantes (anticorpos, enzimas, proteína A, açucares) Físicos: temperatura ou lipossomas sensíveis a pH Dirigidos ao sitio da ação

7 Por que usar lipossomas em liberação de fármacos?
Farmocinética-eficacia e toxicidade Mudanças de absorbância e biodistribuição Liberar o fármaco na forma desejada Resistência multifarmacos Proteção Diminui os efeitos colaterais Mudanças onde o fármaco é acumulado no corpo Protege o fármaco

8 Por que usar lipossomas em liberação de fármacos?
Afeta o tempo no qual o fármaco é liberado Tempo prolongado-aumenta a duração da ação e diminui a administração Depende do fármaco e das propriedades do lipossoma Composição do lipossoma, pH e gradiente osmótico e do ambiente

9 Modos de interação de Lipossomas/Células
Endocitose Adsorção Transferência de lipídeos Fusão

10 Classes de Lipossomas Convencional Circulação extendida Imuno
Catiônico

11 Lipossomas ajudam para melhoras
Indice terapeûtico Metabolismo rápido Farmacocinética desfavoravel Baixa solubilidade Falto de estabilidade Irritação Desenho segundo o cliente Conteúdo lipídico Tamanho Mudanção da superfície Método de preparação

12 PREPARAÇÃOES DE FARMACOS LIPOSSOMAIS
Tipo de agente Exrmplos Duanorubicin, Doxorubicin*, Epirubicin Methotrexate, Cisplatin*, Cytarabin Anticancer Anti bacterial Antiviral Material DNA Enzimas Radionucleoideos Fungicidas Vacinas Triclosan, Clindamycin hydrochloride, Ampicillin, peperacillin, rifamicin AZT cDNA - CFTR* Hexosaminidase A Glucocerebrosidase, Peroxidase In-111*, Tc-99m Amphotericin B* Malaria merozoite, Malaria sporozoite Hepatitis B antigen, Rabies virus glycoprotein *Atualmente em Ensaios Clinicos ou Aprovados para uso Clínico

13 Reguladores de conductãncia transmebrana de fibrosis cistica
Terapia gênica Liveração de cDNA de “Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR)” para tecidos epitelial do sistema respiratorio Lipossomas cationicos Fusão a membrana celular e incorpora cDNA na célula (Complementary DNA (cDNA) is a doublestranded DNA version of an mRNA molecule) Ensaios clínicos – câmbios de sintomas não significativos Agora tratando virus adeno associados

14 Doxil *Aprovado pela FDA em 1999* Quimioterapía da doxorubina
Anemia, danos as veias e tecidos na ejeção, diminui plaquetas e leucócitos, tóxico ao Trata lesões de sarcoma de Kaposi ou tumores cancerosos Modificação de lipossomas furtidos(“stealth”) permite doxorubina no sangue por 50 h em vez de 20 minutos concentrasse nas lesões KS e tumores *Aprovado pela FDA em 1999*

15 Amphotericin B Infecções sistêmicas fúngicas
em pacientes imuno comprometidos AmB – mata células fuúgicas contendo ergosterol, também mata células humanas contendo colesterol Efeitos colaterais: Nefrotoxicidade, calafrios e febre Fungizone - AmB com deoxicolato

16 Formulação Lipossomal de AmB
Razão Fosfolipideo:AmB Colesterol – somente poucos %moles AmB Lipid Mecanismo exato de lipossomas ainda não totalmente entendido Difusão Transferência de lipídeos Diminui a toxicidade Não diminui a efetividade do fármaco contra o fungo

17 REFERÊNCIAS Journals Allen, Theresa M. "Liposomal Drug Formulations: Rationale for Development and What We Can Expect for the Future." Drugs 56: , 1998. Allen, Theresa M. "Long-circulating (sterically stabilized) liposomes for targeted drug delivery." TiPs 15: , Allen, Theresa M. "Opportunities in Drug Delivery." Drugs 54 Suppl. 4: 8-14, 1997 Janknegt, Robert. "Liposomal and Lipid Formulations of Amphotericin B." Clinical Pharmacokinetics. 23(4): , 1992. Kim, Anna et al. "Pharmacodynamics of insulin in polyethylene glycol-coated liposomes." International Journal of Pharmaceutics. 180: , 1999. Quilitz, Rod. "Oncology Pharmacotherapy: The Use of Lipid Formulations of Amphotericin B in Cancer Patients." Cancer Control.5: , 1998. Ranade, Vasant V. "Drug Delivery Systems: Site-Specific Drug Delivery Using Liposomes as Carriers.“ Pharmacology. 29: , 1989. Storm, Gert and Daan J.A. Crommelin. "Liposomes:quo vadi?" PSTT 1: , 1998. Taylor, KMG and JM Newton. "Liposomes as a vecicle for drug delivery." British Journal of Hospital Medicine. 51: , 1994

18 REFERENCIAS Websites Books
James, John S. "Doxil Approved for KS." org.imminet/atn.nsf/page/a Wasan, Ellen. "Targeted Gene Transfer." Member.tripod.com/~rrishna/lipos1.html "Introduction to Controlled Drug Delivery Systems." www5.bae.ncsu.edu/bae/reearch/blak… k/otherprojects/drugDeliver_97/ Mssm.edu/medicine/thrombosis/phosphol.html "Doxorubicin." "Clinical Pharmacology Online." "Drugstore.com" "Sequus' Doxil Becomes First Liposome Product Approved In U.S." database/doxor_1 "Liposomes." Paustin, Timothy. “Cellular Membranes.” Books Jones, Macolm N. and Chapman, David. Micelles, Monolayers and Biomembranes. Wiley-Liss. New York (1995). Garrett, R. and Grisham C. Biochemistry, 2nd ed. Saunders Colleges Publishing. New York (1999)

19 LIPOSSOMAS: PROPRIEDADES E APLICAÇÕES
Frezard et al. Quim. Nova 28, 511 (2005).

20 Exemplos de lipideos formadores de bicamadas
Frezard et al. Quim. Nova 28, 511 (2005).

21 Composição e propriedades fisico-químicas Frezard et al.
Quim. Nova 28, 511 (2005).

22 Capacidade de encapasulação de ativos
Substâncias farmacologicamente ativas podem ser incorporadas seja no compartimento aquoso interno (substâncias hidrossolúveis), seja nas membranas dos lipossomas (substâncias lipofílicas ou anfifílicas). A taxa de encapsulação de uma substância em lipossomas e a relação substância encapsulada/lipídeo são dois parâmetros importantes que devem ser considerados na escolha do método de preparação, sobretudo quando se procura desenvolver uma composição farmacêutica. Esses parâmetros podem ser otimizados através da escolha do método de encapsulação e da manipulação da composição lipídica da membrana. A taxa de encapsulação deverá ser maximizada, pois é inversamente relacionada à quantidade de substância não encapsulada que é perdida na maioria das vezes. A relação fármaco/lipídeo deverá também ser maximizada, visto que determina a quantidade de lipídeo a ser administrada ao paciente. Assim, quanto menor for a quantidade de lipídeo veiculada, menor serão os riscos de efeitos colaterais associados aos mesmos. Frezard et al. Quim. Nova 28, 511 (2005).

23 Teoricamente, taxas de encapsulação próximas de 100% podem ser obtidas com substâncias lipofílicas incorporadas na membrana dos lipossomas. É o caso da anfotericina B que, no produto farmacêutico AmBisome, é associada a lipossomas pequenos (45-80 nm de diâmetro) formados de fosfatidilcolina hidrogenada, colesterol e de diestearoil-fosfatidilglicerol (relação molar 2:1:0,8 e relação fármaco/lipídeo = 1/10). Frezard et al. Quim. Nova 28, 511 (2005).

24 Vale ressaltar que a capacidade de substâncias lipofílicas serem incorporadas na membrana de lipossomas não é uma regra geral; no processo de encapsulação, deve ser verificado se a substância está efetivamente incorporada na membrana e não simplesmente adsorvida na sua superfície ou auto-associada na forma de microcristais em suspensão com os lipossomas. No caso das substâncias hidrossolúveis, como os antimoniais pentavalentes, é teoricamente impossível atingir níveis de encapsulação de 100%, por causa da necessária co-existência dos compartimentos aquosos interno e externo. Frezard et al. Quim. Nova 28, 511 (2005).

25 Fatores determinantes na cinética de liberação do ativo encapsulado
LIPOSSOMA----- Ativo no compartimento aquosso interno-----Ressuspenso em água----Liberação do ativo até atingir novo equilibrio LIPOSSOMA--- Ativo na membrana do lipossoma—a quantidade liberada do ativo depende do coeficiente de partição do ativo entre a membrana e a fase aquosa, assim como os componentes desta fase Frezard et al. Quim. Nova 28, 511 (2005).

26 Ci = Cio exp (-3Ps t/Ri) onde
O fluxo de um ativo atraves da membrana dependerá da concentração o ativo no compartimento aquoso interno (Ci) e do coeficiente de permeabilidade do ativo através da membrana (Ps) de acordo a lei de difusão simples Js = PsCi No caso de lipossomas unilaminares de distribuição de tamanho homogëneo é representada após integração como: Ci = Cio exp (-3Ps t/Ri) onde Cio e concentração interna do ativo no tempo zero e Ri é o tamanho do lipossoma. Logo, esta equação mostra que a cinética de liberação do ativo por mecanismo de difusão simples é monoexponencial e determinado pelo coeficiente de permeabilidade do ativo e pelo tamanho do lipossoma ou seja> a menor coeficiente de permeabilidade do ativo ou quanto maior tamanho do lipossoma, mais lenta será a liberação do ativo. Frezard et al. Quim. Nova 28, 511 (2005).

27 No caso das moléculas esfericas a constante de difusão do ativo na membrana (Ds) dependerá da viscosidade de acordo a relação Stockes-Einstein Ds = RT/6 N rm Logo: Ativos de grande tamanho (Ds pequeno) e elevada polaridade são retidas no compartimento aquoso interno. Logo: Ds é proporcional a viscosidade da membranas e na fase gel reterão o ativo com maior eficiencia que em mbranas na fase cristal-liquido. Frezard et al. Quim. Nova 28, 511 (2005).

28 Pressão osmótica Bicamadas lipídicas são muito permeáveis à água, existência de pressão osmótica entre o meio interno e externo induzirá um movimento de água por osmose através da membrana. Logo evitar preparar lipossomas com pressão osmótica superior à externa, levando a liberação do ativo Frezard et al. Quim. Nova 28, 511 (2005).

29 ARMAZENAMENTO O armazenamento na forma de suspensão aquosa é incompatível com a estabilidade para produtos farmacêuticos. O armazenamento na forma liofilizada representa uma alternativa viável, entretanto deve ser incluído um agente crioprotetor para evitar a fusão das membranas desidratadas e evitar a liberação do ativo no momento da reidratação. Frezard et al. Quim. Nova 28, 511 (2005).

30 Administração em organismos vivos
Quando administrado em organismos vivos os lipossomas interagem com os componentes dos fluidos biológicos o que pode alterar a permeabilidade de sua membrana e a velocidade de liberação do ativo encapsulado. Frezard et al. Quim. Nova 28, 511 (2005).

31 Frezard et al. Quim. Nova 28, 511 (2005).
Oral: Sais biliares são incorporadas na membrana-transiçào laminar a micelar Endovenosa: Lipoproteinas plasmáticas. So se tem colesterol 30% serão estaveis As membranas em fase cristal-liquido serão desestabilizadas. So em fase gel resistem parcialmente Frezard et al. Quim. Nova 28, 511 (2005).

32 Interação lipossomas/células: Influencia na biodisponibilidade da substancia encapsulada
Enquanto a liberação do ativo em condições de armazenamento é passiva e espontânea, sua liberação in vivo a partir de lipossomas estáveis será mediada essencialmente por células com atividade endocitária. Logo, a manipulação das características de superfície representa um dos meios para controlar sua interação com as células e a velocidade de liberação do ativo nos organismos vivos Frezard et al. Quim. Nova 28, 511 (2005).

33 Frezard et al. Quim. Nova 28, 511 (2005).
Lipossomas convencionais: fosfatidilcolina ou de surfactantes não iônicos e de colesterol Frezard et al. Quim. Nova 28, 511 (2005).

34 Níveis teciduais de antimonio em cães
FDELS: freeze-dried emty liposomes Frezard et al. Quim. Nova 28, 511 (2005).

35 Aspectos tecnológicos dos antimoniais
taxas maiores: fosofolipideos de alta temperatura de transição de fase (dipalmitoilfosfatidilcolina) de colesterol e de fosfolipideo negativos Frezard et al. Quim. Nova 28, 511 (2005).

36 Frezard et al. Quim. Nova 28, 511 (2005).
Reverse phase evaporation vesicles Frezard et al. Quim. Nova 28, 511 (2005).

37 Frezard et al. Quim. Nova 28, 511 (2005).
Dehydration rehydration vesicles Frezard et al. Quim. Nova 28, 511 (2005).

38 Frezard et al. Quim. Nova 28, 511 (2005).

39 AGRADECIMENTOS REDE NANOTUB0S DE CARBONO