Produção e caracterização de cocristais de curcumina por tecnologia supercrítica

Abstract

A cocristalização é um método emergente que permite melhorar as propriedades físico-químicas como solubilidade, biodisponibilidade, taxa de dissolução e estabilidade. A curcumina é um ingrediente bioativo conhecido por sua ampla variedade de benefícios medicinais, como atividade anti-inflamatória, anticancerígena, antimalárica e antioxidante, porém sua baixa solubilidade em meio aquoso e, portanto, baixa biodisponibilidade representa uma barreira na sua utilização em alimentos e indústria farmacêutica. A cocristalização pode ser realizada por métodos a pressão ambiente ou alta pressão. Alguns exemplos de métodos a pressão ambiente são: evaporação de solvente, moagem, moagem assistida por líquido, líquido antissolvente e fusão. Cocristalização a alta pressão pode ser obtida através do uso de dióxido de carbono supercrítico, por diversas metodologias. As principais vantagens do uso de fluido supercrítico para cocristalização são: obtenção de cocristais de alta pureza, processos de etapa única, controle de polimorfismo, processamento de moléculas termolábeis, reduzido uso de solventes orgânicos e por se tratar de uma técnica verde, não agride o meio ambiente. Este trabalho teve como objetivo produzir cocristais de curcumina por Cocristalização com Solvente Supercrítico (CSS) e Gás Antissolvente (GAS) visando melhorar a taxa de dissolução da curcumina em água. A N-acetilcisteína (NAC) e nicotinamida (NIC) foram escolhidas como coformadores por triagem prévia usando a técnica Moagem Assistida por Líquido (LAG) e Líquido Antissolvente (LAS). A formação dos cocristais foi confirmada por meio de caracterizações por Calorimetria Diferencial de Varredura, Difração de Raios X em Pó, Espectroscopia de Transformada de Fourier-Infravermelho e Microscopia Eletrônica de Varredura. A taxa de dissolução dos cocristais foi cerca de 2 vezes maior que a dissolução de curcumina pura em meio aquoso. No teste in vivo foi possível analisar o efeito antinociceptivo e anti-inflamatório do cocristal de curcumina e nicotinamida. A aplicação in vivo mostrou que a cocristalização reduziu a dose terapêutica em 100 vezes, quando comparado à curcumina pura. A cocristalização pode, assim, aumentar a eficiência de dissolução, a biodisponibilidade e potencializar o efeito terapêutico de ingredientes ativos, abrindo novas possibilidades de uso para esses cocristais nas indústrias farmacêutica e alimentícia.<br>

Abstract : Cocrystallization is an emerging method that enables an improvement in physicochemical properties such as solubility, bioavailability, dissolution rate and stability. Curcumin is bioactive ingredient known for its wide variety of medicinal benefits, such as anti-inflammatory, anti-carcinogenic, antimalarial and antioxidant activity, however its low solubility in water medium and hence low bioavailability represents a barrier in its use in food and pharmaceutical industry. The cocrystallization may be carried out by atmospheric pressure or high pressure methods. Some examples of methods at atmospheric pressure are: solvent evaporation, milling, liquid-assisted grinding, liquid antisolvent and melting. High pressure cocrystallization can be obtained through the use of supercritical carbon dioxide, by various methodologies. The main advantages of the use of supercritical fluid for cocrystallization are: obtaining high purity cocrystals, single-stage processes, polymorphism control, thermolabile molecule processing, reduced use of organic solvents and is a green technique. This work aims to produce curcumin cocrystals by Cocrystallization with Supercritical Solvent (CSS) and Gas Antisolvent (GAS) technique in order to improve curcumin water dissolution rate. N-acetylcysteine (NAC) and nicotinamide (NIC) were chose as coformers by previous screening using Liquid Assisted Grinding (LAG) and Liquid Antisolvent (LAS) technique. The cocrystals formations were confirmed through characterizations by Differential Scanning Calorimetry, Powder X-Ray Diffraction, Fourier Transform-Infrared Spectroscopy and Scanning Electron Microscopy. Cocrystals dissolution rate were about 2 times greater than pure curcumin dissolution in water medium. In the in vivo test it was possible to analyze the antinociceptive and anti-inflammatory effect of the curcumin and nicotinamide cocrystal. In vivo application showed that cocrystallization allows to reduce by 100 times the therapeutic dose when compared to pure curcumin. The cocrystallization can thus increase dissolution efficiency, bioavailability and potentiate the therapeutic effect of active ingredients, opening up new possibilities of use for these cocrystals in pharmaceutical and food industries.