Testigo

.
Nanotecnologia aplicada à indústria farmacêutica y
agricultura
INTRODUCCIÓN
La llamada tecnología de liberación lenta y
controlada o “Controlled release” ha tomado
gran importancia tanto en el campo de la
agricultura como en la medicina, siendo su
principal objetivo la liberación lenta o gradual
de un material activo desde un sustrato de
reserva a otro medio con el fin de conseguir
sobre el mismo una acción determinada.
En la Agricultura su importancia:
1-Eficiencia de los nutrientes alargando su
acción en el tiempo.
2- Disminuye las labores en el campo al
suministrar una cantidad adecuada en una
sola aplicación.
3- Evitando las perdidas por lixiviación,
volatilización, ect contribuyendo así a una
disminución
de
la
contaminación
ambiental.
OBJETIVOS
El objetivo principal de este trabajo fue la obtención
de una suspensión polimérica de bajo peso
molecular a base urea formaldehído, en
condiciones y relaciones tales que nos permitiera
recubrir un fertilizante convencional, convirtiéndolo
en un material poco soluble o semipermeable que
permita la liberación de los nutrientes de acuerdo a
las necesidades de las plantas.
•Obtención del producto.
•Estudios in vitro.
•Estudios en vivo.
PARTE EXPERIMENTAL
Estudios “in vitro”.
RESULTADOS
Estudio In vitro
105
90
% de P2O5 liberado
% de K2O liberado
105
75
60
45
30
15
0
0
5
FC-K2O(%)
10
15
K2O F-I (%)
20
K2O F-II (%)
90
75
60
45
30
15
0
25
0
5
t (días)
10
FC-P2O5 (%)
% de K2O liberado por F-I, F-II, y el F-C.
% de Nt liberado
90
75
60
45
30
15
0
5
FC-Nt (%)
10
15
Nt-F-I (%)
P205-F-I (%)"
20
P205-F-II(%)
25
t (días)
% de P2O5 liberado por F-I, F-II, y el F-C.
105
0
15
20
Nt-F-IIr(%)
25
t (días)
% de N-total liberado por F-I, F-II, y el F-C.
Mecanismo
•Penetración de la humedad a través de la
membrana polimérica.
Disolución de los nutrientes
•Difusión de los nutrientes a través de la
membrana y de sus poros.
Caracterizaciones
50
45
F1m
Transmitancia %
40
35
F2m
30
25
20
15
10
NH
NH-CO
5
4500
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
ν(cm )
-1
Espectros FTIR. F-I, F-2
TGA, DTGA, del Polimero
Caracterización Microscópica (SEM)
FI
FII
ESTUDIO EN VIVO
Cultivo: GLADIOLO.
Tratamientos
T- 1 Testigo (NPK 70-70-70 kg/ha) dos aplicaciones.
T-2 F-II FERLENT (NPK 70-25-60 Kg/ha) una sola
aplicación.
Parámetros de Evaluar
•Altura de la planta a los 60 días (cm).
•Calidad del cormo (cm).
•Porcentaje Foliar de macroelementos (%).
Estudio en vivo
78.36 a
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Altura (cm)
100
95
90
65.45 b
45.47 a
23.33 b
TESTIGO
85
FERTLENT
TRATAMIENTOS
80
CORMOS MAYORES DE 5 CM (JUMBO)
Esx 6.57*
75
CORMOS ENTRE 3 Y 5 CM (GRANDE)
Esx 5.98*
TESTIGO
FERLENT
ALTURA DE LA PLANTA A LOS 60 DDP
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
PORCENTAJES DE CORMOS POR CATEGORÍAS.
2.59 a
2.05 b
1.73 a
1.55 b
TESTIGO
NITRÓGENO
FERLENT
FÓSFORO
POTASIO
PORCENTAJE FOLIARES DE MACROELEMENTOS
Cultivo: CEPELLONES DE TOMATE.
Tratamientos
T- 1 Testigo. Sustrato enriquecido 1 g /FC 9-45-15/kg de sustrato.
T-2 Sustrato enriquecido con FERLENT® a razón de 40g/bandeja.
La aplicación de la fórmula completa y de FERLENT® se realizó en mezcla
con el sustrato.
Parámetros de Evaluar
Altura de las plántulas a los 20 y 25 días posteriores a la siembra (cm).
Diámetro del tallo (mm).
Número de hojas.
Longitud y ancho de la hoja (cm).
Área foliar (cm2).
Peso fresco foliar, radical y total (g).
TESTIGO
FERLENT®
Estudio en vivo
14.85a
31.33a
16
10.31a
14
10.57b
32
7.60b
Area Foliar (cm2)
Altura (cm)
12
10
8
6
4
2
0
Alt(cm )20días
Alt(cm )25 días
Testigo
20 días Esx-0.989*
27.22b
30
28
26
24
FERLENT
Testigo
25 días Esx- 1.906**
Esx 2.69*
Fig.2 Comparación del área foliar entre el
FERLENT ® Y Testigo
Fig.1 Comparación de la altura de la planta entre el
FERLENT® y el Testigo
2.34a
2.5
1.76a
2
1.5
FERLENT
1.66b
1.17b
1
0.49
0.57
0.5
0
P-F (g)
P-F-total (g)
P-F-Radical (g)
Esx 0.129
Esx 0.149*
Esx 0.025 ns
Testigo
FERLENT
Fig.3 Comparación de los pesos frescos foliares, radical y total
entre el FERLENT ® y el Testigo
PRUEBAS EN CAMPO DE GOLF
Experimento realizado en el campo de Golf. “El Golfito”.
Green sin fertilizar
Zona del Green afectada
Zona Afectada
15 días después
de ser tratado
con FERLENT.
CÉSPED DE JARDINERÍA.
Cultivo: CEPELLONES DE CLAVEL.
Tratamientos
T1: Sustrato enriquecido 1 g FC 9-45-15/kg de sustrato (Testigo).
T2: Sustrato enriquecido con FERLENT (40 g/bandeja).
La aplicación de la fórmula completa y de FERLENT® se realizó en
mezcla con el sustrato.
Parámetros de Evaluar
Longitud de la planta (cm),
Masa fresca y seca (g) y contenidos (%)
Extracción de nitrógeno, fósforo y potasio por planta (mg.planta-1).
26,77
13,91
30
25
15
20,85
8,89
20
10
15
10
5
5
0
0
T1
T2
Fig.1 Efecto de los tratamientos en la longitud
de la planta
Tratamientos
N
T1
T2
Fig. 2: Efecto de los tratamientos en la masa
fresca en plántulas de clavel
P
K
(mg.planta-1)
T1: Testigo
27.24 b
4.96 b
41.18 b
T2: FERLENT
39.86 a
7.77 a
60.93 a
ESx
1.947***
0.355***
3.120***
CV (%)
10.57
11.56
10.74
Tabla 2: Efecto de los tratamientos en la extracción de macronutrientes (mg.planta-1)
AVANCES TECNOLÓGICOS DE LA
NANOTECNOLOGÍA
MEDICINA
Curar enfermedades desde
Dentro del cuerpo.
Nivel celular o molecular
Con estos avances científicos dentro de la Medicina
•Monitorización (imágenes).
•Reparación de tejidos.
•Control de la evolución de las enfermedades.
•Defensa y mejora de los sistema biológicos humanos.
•Diagnóstico, tratamiento y alivio del dolor.
•Administración de medicamentos a las células, etc.
CATEGORÍAS DE LOS SISTEMAS DE SUMINISTRO DE
MEDICAMENTOS:
1.
LIBERACIÓN RETARDADA: Utilizan emisiones
intermitentes y repetidas de la droga a partir de una o más
unidades de liberación inmediata incorporadas en una sola
forma posológica.
2.
LIBERACIÓN SOSTENIDA: Comprende todo sistema
de suministro de drogas que produzca su liberación lenta por
un período prolongado.
a) Liberación prolongada: Prolonga la duración de la acción
en comparación con el suministro convencional.
RESUMEN DE LOS SL.
Que medicamentos pueden ser
utilizados para preparar SLC?
• Fármacos cuyas dosis terapéuticas NO
sean muy altas.
• Fármacos que presenten tiempos de vida
media muy prolongados (>12 hrs) o muy
pequeños (<1 hora), NO son apropiados
para su inclusión en este tipo de
preparado.
FORMULACIÓN DE LOS FÁRMACOS.
Formulaciones tradicionales.
•Inyectadas.
•Ingeridas.
Actualmente existen métodos para mejorar la acción de los fármacos:
NUEVAS RUTAS DE
ADMINISTRACIÓN DE FARMACOS
•. Liberación dirigida hacia lugares específicos:
que pretende asegurar que el fármaco es liberado
en el lugar requerido, y al mismo tiempo mantiene
el fármaco inactivo en cualquier otro lugar del
Organismo
RUTA TRANSDERMAL:
La liberación transdermal, donde el sistema de liberación se adhiere
externamente a la piel, es una de las rutas de administración de fármacos
comercialmente más aceptadas.
Deben tener un bajo peso molecular.
•Adecuada liposolubilidad del fármaco,
•El medicamento debe ser potente, es
decir, ejercer su acción terapéutica a
dosis bajas.
•No irritante para la piel.
RUTA PERORAL
El tracto gastrointestinal (GI) es una vía de administración
bastante común debido a la facilidad para ingerir los
medicamentos.
• Tableta que se adhieren a las paredes del estómago.
• Tableta o cápsulas que flotan en los fluidos del tracto GI
con formas y tamaños diferentes que los retienen por más
tiempo.
Ventajas SLC
•Se evitan problemas por incumplimientos de los
pacientes.
•Se utiliza menos cantidad total de principio activo.
•Reducción o eliminación de los efectos colaterales
sistémicos.
•Se obtiene menos potenciación o reducción de la
actividad del principio activo durante el uso
prolongado.
•Se reduce a un mínimo la acumulación del principio
activo en los tratamientos prolongados.
•Se mejora la eficiencia del tratamiento, al evitarse la
fluctuación de los niveles sanguíneos del principio
activo y su biodisponibilidad.
•Economía.
Ventajas de las
Nanopartículas
 Superación
de barreras
biológicas
Mejoramiento de la
absorción
Mayor área superficial
Funcionalización
Especificidad
Líneas de Investigación
Nanoencapsulacion
Matrices
Poliméricas.
•Proteínas
•Antidepresivos
•Cardiovascular
Matrices
Inorgánicas
•Antiepilépticos
•Anticancerígenos
•Antiinflamatorios
Métodos Utilizados para Nanoencapsular fármacos
Eudragit L-100
Eudragit L-30 D-55
Eudragit RL-PO
Revestimiento entérico
de Tabletas y de L.C
(tamaño micro o macro)
Métodos físico-químicos de
extracción y/o evaporación
del disolvente
Método Sol-Gel,
Materiales
Nanoestructurados
W /O/ W
O/ W/ W
temperatura ambiente
sin catalizadores
relaciones molares de alcóxido:agua:etanol
que permitieron obtener “in situ” materiales
nanoestructurados
FÁRMACO NANOENCAPSULADOS Y MATRICES UTILIZADAS.
Eudragit L-100
ASA.
Cerebro
vascular
Entéricos.
Met.Metacr
Dependiente
Eudragit L-30D-55
Ac.Met
pH.
Etil.Acrilato
Eudragit RL PO
FLUOXETINA.
Antidepresivo
(ISRS)
Est-acrílico
L.C
Independiente pH.
Est.Aci.Meta
TiO2 OH + Fluoxetina
FENITONÍA Y ACIDO VALPROÍCO.
Sol-Gel
Antiepilépticos
L.C
TiO2OH +Fenitoína
TIO2OH +Ac.Valproíco
TEOS+Mag+IBU
L.C
Materiales Nanoestructurados con ASA. Matriz Polimérica. Eudragit L-100
Met.Metacr
Eudragit L-100
Entéricos.
Dependiente
pH.
González M, J. Rieumont y otros. Nanoencapsulation of acetyl salicylic acid within enteric
polymer nanopartilcles. Rev.Adv.Mater.Sci. 17:71:75, 2008.
Microscópica SEM
20 Kv x 10,000
1µm
A-1
A4
Microfotografía de Barrido A-4
Microfotografía de Barrido A-1
Determinación del diámetro de las nanopartículas.
Muestras
Diámetro Promedio.
(nm)
Desviación Estándar.
(DS)
# Partículas Analizadas
A1
724
169
100
A2
422
123
100
A3 (Blanco)
252
70
100
A4
328
124
100
Perfiles de liberación sistema ASA-EL-100.
120
ASA Liberada (%)
100
80
60
40
20
0
0
50
100
150
200
250
t(m in)
% ASA-1
pH = 2
% ASA-2
% ASA-4
pH = 7
Espectro FT-IR del polímero y la muestra A-2 a) 4000-500 cm-1 b) Espectro FT-IR en la
____ A2
Zona
de
los
grupos
C=O.
____ EL-100
1.0
0.8
Absorbancia
2900-3000
0.6
3000-3500
Absorbancia
0.8
0.4
1740
____ EL-100
____ A-2
1733
1739
1.0
0.6
0.4
0.2
0.2
0.0
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000
ν (cm-1)
500
0.0
1900 1850 1800 1750 1700 1650 1600 1550 1500
ν.(cm-1)
Materiales Nanoestructurados con Fluoxetina. Matriz Polimérica Eudragit RL-PO
Eudragit RL PO
Independiente pH. LC
Microscópia TEM
Exp.X
Exp.XII
70 KV 12K
70 KV 12K
500 nm
500 nm
Determinación del diámetro de las nanopartículas.
Lote
# Partículas
Analizadas
Diámetro promedio.
(nm)
Desviación Estándar.
(SD)
Exp.X
100
472
156
Exp.XII
100
370
114
Exp.XIV (Blanco)
100
283
199
Perfiles de liberación sistema Fluoxetina-ERLPO.
Fluoxetina liberada (%)
70
60
50
40
30
20
10
0
0
5
10
15
20
Exp.XII
Exp.IX
25
t(h)
Espectros FTIR
1.4
3360-3310
1.4
Fluot.(p.a)
1.2
1.2
0.8
1040
1730
2900-3000
ERLPO
0.6
0.4
3600-3080
3000-2850
1.0
Fluot(p.a)
Absorbancia
Absorbancia
1635
3000-2850
1.0
0.8
ERLPO
0.6
0.4
Exp.XII
1730
Exp.XII
0.2
0.2
4000
3500
3000
2500
2000
ν(cm )
-1
1500
1000
500
0.0
2000
1500
1000
ν(cm )
-1
500
Materiales Nanoestructurados. Matriz Inorgánica. Sol-Gel
Fluoxetina
Acido Valproico
Fenitoina
Ibuprofeno
Temozolamida
EL PROCESO SOL-GEL
Precursor
+
H2O
+
solvente
Hidrólisis:
≡M-OR + H2O
Cat.
≡M-OH + ROH
Xerogel
envejecimiento
Sol
Condensación:
≡M-OH + HO-M≡
≡M-OR + HO-M≡
Alcogel
Cat.
≡M-O-M≡ + H2O
≡M-O-M ≡ + ROH
T. López a, P. Bosch a, F. Tzompantz et. Col, Applied Catalysis A: General 197 (2000) 107–117
Aerogel
Caracterizaciones. Fluoxetina
Microfotografía de SEM Exp.1
Isoterma adsorción
Microfotografía de SEM Exp.2
Análisis de BET
Exp.
Área
Superficial
(m²/g)
Volumen Total
Poros
(cc/g)
Volumen
Microporos
(cm3/g)
Diámetro
Poros
(nm)
Exp.1
188
0,274
0,013
4,5
UIQPA
Microporos < 2 nm
Mesoporos 2 a 50 nm
Macroporos > 50 nm
Perfiles de liberación para el sistema Flux-TiO2(OH)
Estudio Cinético.
Orde Cero
Primer
Orden
Higuchi
r2
r2
r2
Exp. 1
0,9333
0,8049
0,9333
n=0,2393
Exp.2
0,9872
0,8936
0,9872
n=0,3718
50
40
30
20
10
Peppas
0
0
0.3
0.8
1.3
1.8
2.58 3.58 4.58 5.58 6.58 16.5
t(h)
Exp.1
n=0,5 difusion Fick
Exp.2
0,5<n<1 No Fick
n=1 Transporter Caso II
Espectros FT-IR de los diferentes Exp. 1, 2, Fluoxetina 4000-500 cm-1.
____
____
____
____
3360-3310
1.2
1.0
Absorbancia
Fluoxetina Liberada (%)
60
1635
2975-2900
Fluot.(p.a)
Exp.1
Exp.2
TiO2(OH)Ref.
1045
0.8
2975-2900
0.6
0.4
0.2
0.0
4000
3500
3000
2500
2000
ν (cm )
-1
1500
1000
500
Difractograma de Difracción de Rayos X, a) TiO2(OH) b) TiO2(OH)-Fluoxetina.
420
Intensidad, [conteos]
350
TiO2(OH)Ref.
280
210
140
TiO2(OH)-Fluot
70
Fluot.(p.a)
0
10
20
30
40
50
60
2θ(o)
•Se obtuvieron, materiales nanoestruturados de liberación controlada, con la
modificación propuesta a la técnica de Sol-Gel, para este fármaco.
•Es un material idóneo para implantes por su alta porosidad y biocompatibilidad
con el organismo.
Caracterizacion con IBUPROFENO (TiO2OH + IBU)
Table Gelling time for the sol-gel process and BET
data of TiO2OH-Ref and TiO2OH-IBU with different
water ratio
Samples
TiO2OH-Ref
(1:8:8)
TiO2OH-Ref
(1:16:8)
TiO2OH-Ref
(1:24:8)
TiO2OH-IBU
(1:8:8)
TiO2OH-IBU
(1:16:8)
TiO2OH-IBU
(1:24:8)
9
SBET (m2g-1)
dp (Ao)
48
590.62
23.52
28
338.72
26.61
24
277.71
41.52
60
375.30
22.70
35
269.27
25.26
30
276.03
26.24
7
0,8
6
5
TIO2OH-IBU
0,7
(1:8-1:8)
0,6
(1:8-1:16)
4
3
2
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Relative Pressure (p/p0)
Fig . Adsorption-desorption isotherms of
nitrogen of TiO2OH-IBU with different water
ratio, a) 1:8:8 b) 1:16:8 c) 1:24:8
Absorbancia
Quantity Absorbed (mmol/g)
8
Gelling Time (h)
0,5
(1:8-1:24)
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
0
5
10
15
t(h)
Release Profiles
20
Caracterizacion con IBUPROFENO (TEOS + IBU+Mag)
Ms (emu/g)
Hc (Oe)
Φ
Fe3O4
57.2
3
***
1:8:8- Fe3O4
4.9
50
0.09
1:16:8- Fe3O4
5.8
4
0.10
1:24:8- Fe3O4
4.8
30
0.08
Sample
Figure : XRD patterns of pure silica, 1:16:8- SiO2OH, 1:16:8 Fe3O4SiO2OH drug, 1:16:8 Fe3O4- SiO2OH and Fe3O4 pure magnetite
Fe3O4
Intensity (a.u.)
Table : Magnetic properties of the magnetic silica and magnetite.
Fe3O4 1:16:8 Drug
Fe3O4 1:16:8
Table. Zeta Potential
Samples
Zeta Potential
TEOS/Mag/IBU (1:8-1:8)
-48,8
TEOS/Mag/IBU (1:16-1:8)
-42,3
TEOS/Mag/IBU (1:24-1:8)
-33,6
SiO2-OH 1:16:8
0
20
40
60
2 (θ) degree
TEOS+Mag+IBU
Table. Size distribution by volumeVolume
0,65
Samples
TEOS Mag 1 8 1 8 IBU
TEOS Mag 1 16 1 8 IBU
TEOS Mag 1 24 1 8 IBU
0,60
1:24-1:8
1:8-1:8
0,55
% de Liberacion
Size (nm)
754,9
246,6
369,8
1:16-1:8
0,50
0,45
0,40
0,35
0,30
0
2
4
6
8
t(h)
Fig. Perfiles preliminares de Liberacion
Materiales Nanoestructurados Fenit Y Acid. Valp. Matriz Inorgánica de TiO2
Perfiles de liberación
Ac. Valproico Liberado (%)
20
15
10
5
0
0
2
4
50 mg
6
10
12
14
250 mg
16
18
20
22
70
Ácido Valproíco
60
50
40
30
20
10
0
0
t (h)
2
4
6
10
12
14
100 mg
100 mg
400 mg
Perfiles de liberación hasta 6 meses
TiO2-(OH)-AV 200mg
TiO2(OH)-Fenit-100mg
120
% de p.a liberado
Fenitoina Liberada (%)
Fenitoína
100
80
60
40
20
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
t(días)
800 mg
16
18
20
22
t(h)
ESTUDIO IN VIVO IMPLANTE DEL MATERIALES
NANOESTRUCTURADOS
Estudio de EEG. Evaluación del nanoreservorio.
Calibration: 1 seg., 0.5 mV
a) Kindling rat
b) control
c)5 minutes
d) 14 minutes
e) 25 minutes
% Animales No Recup.CTCG
Efecto de la liberación de las drogas a partir de los
reservorio nanoestructurados implantados .
*CTCG (Crisis-Tonico-Clonic-Generalized)
Estudios Histológicos
100
80
60
40
Control
20
0
TiO2-Ref
TiO2AV TiO2AV TiO2AV
400
100
200
Implante del NRs
TiO2 Fent
100
Reservorios-Implantados
Novedad
96 % TiO2OH-AV
66% TiO2OH-Fent
T. López, R. Alexander, P. Castillo, M. González y otros, Kinetic study of controlled release of VPA
and DPH antiepileptic drugs using biocompatible, nanostructured sol-gel TiO2. Journal materials
science. Published online 2009.
Conclusiones
1.- Las matrices entéricas estudiadas (Eudragit L-100 y Eudragit
L-30 D-55), así como las matrices de liberación controlada
(Eudragit RL-PO) y TiO2(OH) permitieron obtener materiales
nanoestructurados.
2- Con la modificación de los métodos químico-físicos de doble
emulsión y el método Sol-Gel se logró obtener, materiales
nanoestructurados cargados con diferentes fármacos.
3- Las interacciones matriz-fármaco son más evidentes con la
matriz entérica, en comparación con las de liberación controlada,
tanto por estudios teóricos como experimentales.
4- Los estudios “in vitro” de los perfiles de liberación entéricos y
controlados mostraron un alto potencial de aplicabilidad
terapéutica.
5- En el estudio “in vivo” los materiales nanoestructurados
(cargada con los antiepilépticos) implantados en ratas,
respondieron satisfactoriamente frente a la epilepsia inducida,
mostrando biocompatibilidad del reservorio y ninguna afectación
del implante a las células neuronales.
Muito
Obrigada