Stocarea și descărcarea ibuprofenului din site moleculare - zeoliți

Capitolul 1.

INTRODUCERE

1.1 Eliberarea controlata de medicamente

Un sistem cu eliberare controlată este vazut ca un ‘’dispozitiv’’ care permite introducerea unui medicament in organism si care îmbunatateste eficacitatea si siguranta sistemului prin controlul vitezei de eliberare, perioadei de eliberare si a locului de eliberare a medicamentelor in organism [ ]. Intr-un sistem cu eliberare controlata, un medicament/principiu activ este eliberat într-un mod predeterminat, predictibil si reproductibil. Astfel, concentratia principiului activ (PA) va fi ajustată astfel încât să prevină depăsirea nivelului de toxicitate sau să nu fie sub nivelul terapeutic optim. Rationamentul obtinerii unui astfel de sistem este acela că face posibilă atingerea unei concentratii eficiente, mentinerea constantă a nivelului optim pentru o perioadă mai lungă de timp [1].

Scopul tuturor sistemelor de eliberare controlată este ca medicamentul să ajungă intact la zona ţintită, într-un mediu care să poată controla administrarea principiului activ pe căi de declanşare chimice sau fiziologice. Pentru a realiza acest scop, uni cercetătorii si au îndreaptat atenţia spre lumea micro- şi nanotehnologiei. În ultimul deceniu, micro- şi nanosferele, micelele polimerice, materialele de tip hidrogel, nanocapsulele s-au arătat a avea efect în îmbunătăţirea ţintirii specifice a medicamentelor, scăderea toxicităţii sistemice a acestora, îmbunătăţirea ratei tratamentului şi protecţia substanţelor active impotriva degradării biochimice [ ].

O categorie aparte de microparticule capabile de a include cantităţi mari de principii active, atât hidrofile cât şi hidrofobe, o constitue lipozomii, fiind inclusi in matrici polimere de tip hidrogel ,conferindule astfel o stabilitate ridicata. Aplicaţiile acestora ca sisteme de eliberare controlată sunt limitate datorita stabilitati lor reduse în mediile fiziologice. Matricea polimeră protejează pe de o parte lipozomii şi constitue şi o barieră suplimentară pentru principiile active incluse în acestea modelând astfel cinetica de eliberare [2].

Prezentul studiu a avut drept scop realizarea de noi biomateriale cu zeolitii naturali si sintetici ce au la baza polimerii anorganici care sunt pe baza de silice., care să răspundă cerinţelor eliberării controlate de principii biologic active. Astfel s-a propus obţinerea de sisteme micro şi nanoparticulate, dată fiind posibilitatea administrării acestora în organism pe diverse căi: orală, parenterală, intraperitoneală, respiratorie, transdermală [2].

Materialele mezoporoase silicioase cu dimensiunea porilor asemanatoare, morfologii diferite şi geometrii ale porilor variabile sunt materiale excelente în calitate de matrici gazda pentru eliberarea controlată a medicamentelor [4]

În sistemele de eliberare controlata de medicamente atunci când sunt prezente interactiuni specifice gazdă-oaspete, profilurile cinetice de eliberare de medicamente sunt influenţate, fiind demonstrat faptul că rata de eliberare poate fi modulata prin modificarea porilor de suprafaţă. Mai mult decât atât o altă abordare practică de izolare, care recent a devenit importantă în comunitatea ştiinţifică este că poate fi folosit ca un instrument de a studia stadiile incipiente de cristalizare. Formele cristaline care sunt metastabile, tranzitorii sau inaccesibile în probele de volum (bulk) pot fi observate prin confinare la nivel nanoscopic [ ].

In ultimele decenii, materiale microporoase si mezoporoase au fost luate in considerare pentru uz medical, datorita proprietăţilor biologice si stabilitate in mediul biologic. Zeolitii au fost investigati ca sisteme de transport de medicamente si ca adjuvanti in terapia impotriva cancerului, suplimente dietetice sau agenti antimicrobieni. Vom face o scurta prezentare a aspectelor majore ale utilizarii de site moleculare in medicina [ ].

Zeoliţii naturali şi sintetici constituie suporturi care permit adsorbţia unor cantităţi variabile de antibiotice şi difuzarea treptată a acestora in forme active, putand fi utilizati ca sisteme de transport şi eliberare controlată.

1.2 Zeoliti - generalitati

Zeolitii sunt minerale aluminosilicatice hidratate, care fac parte din clasa tectosilicatilor, format din retele tridimensionale ,continue, de tetraedre SiO4 si AlO4 ,ce alcătuiesc un schelet rigid ,deschis,incluzand, in general, cationii care neutralizeaza sarcina negativă excendentară de aluminiu si moleculele de apă [ ].

Prin incalzire lenta apa poate fi eliminata treptat, fara a se distruge intreaga structura cristalina. Este de remarcat ca apa eliminata in felul acesta poate fi din nou absorbita ajungandu-se pana la cantitatea initiala sau poate fi inlocuita cu molecule ale unor altor corpuri (hidrogen sulfurat, alcool etilic, amoniac etc.), iar mediul cristalin isi pastreaza omogenitatea, in mod corespunzator schimbandu-se numai proprietatile optice. Continutul in apa din zeoliti este deci firesc sa fie o marime variabila, depinzand de conditiile exterioare (temperatura si tensiunea vaporilor de apa din mediul inconjurator). Asa numita apa zeolitica se deosebeste de apa de cristalizare tocmai prin faptul ca prin incalzire ea se elimina, nu prin salturi la anumite temperaturi, ci treptat [6].

Zeolitii sunt rezulta si prin procese endogene sau exogene fapt care explică răspândirea acestora în roci vulcanice și sedimentare, în roci de diferite tipuri, vârste si stadii geologice. Ei se găsesc răspânditi în natură sub formă de cristale dezvoltate, putin colorate. Coloratia se datorează prezentei oxizilor de fier, fin divizati sau a altor impurităti similare. Din punct de vedere chimic, zeolitii se deosebesc prin continul în cationii si raportul molar SiO4/AlO4 [5].

O alta particularitate, foarte pronuntata la majoritatea zeolitilor, este usurinta cu care are loc schimbul dintre cationii lor (care echilibreaza sarcina negativa a scheletului anionic) si cationii din solutia cu care zeolitul/mineralul vine in contact. Cationii se gasesc in golurile din retelele zeolitilor, eliminarea lor facandu-se fara modificarea structurii cristaline. Aceasta proprietate este folosita mai ales la utilizarea zeolitilor pentru dedurizarea apelor dure [3].

Prezenta canalelor este o proprietate specifica tuturor tectosilicatilor, canalele sunt mai largi, capabile sa admita o circulatie lejera atat a moleculelor de apa cat si a ionilor electropozitivi cu raza mare [ ].

In natura zeoliti se gasesc sub forma unor cristale specifice, agregate cristaline,grupuri de doua sau de mai multe cristale alipite sau intrepatrunse, lamelare, si chiar sub forma de mase granulare compacte [6]. Aceste proprietati au la baza incadrarile zeolitilor in trei grupe morfologice:

1) Zeoliti fibrosi-aciculari, caracterizati prin dezvoltarea dupa o directie cristalografica (de exemplu: natrolitul, mezolitul, mordenitul).

2) Zeoliti lamerali-prismatici, caracterizati prin dezvoltarea in plan cu usoara alungire dupa o directie (de exemplu: heulanditul, stilbitul).

3) Zeoliti izometrici cu o dezvoltare tridimensionala, determinata de legaturile cristalografice aproximativ egale in cele trei directii (de exemplu: faujasitul, levinul)

O detaliere a corelatiilor dintre structura reticulara si a aspectului cristalografic permite o clasificare a zeolitilor in cinci grupe (tabel 1) [6].