Micronização da luteolina utilizando o processo gas antisolvent: caracterização das partículas e determinação da solubilidade e dissolução

Abstract

A luteolina é um flavonoide com alta atividade antioxidante e pode ser encontrada particularmente em frutas e legumes, como aipo, flores de crisântemo, pimentão doce, cenoura, folhas de cebola, casca de amendoim, brócolis e salsa. Apresenta inúmeros benefícios para saúde, como atividade antioxidante, anti-inflamatório, cardioprotetor, anticâncer entre outros. Esse composto vem demonstrando efeitos relevantes em alguns tipos de câncer e nas doenças causadas pela insuficiência dos neurotransmissores, no entanto, sua baixa solubilidade e biodisponibilidade limitam as aplicações funcionais. Neste contexto, o objetivo principal deste trabalho foi aumentar a solubilidade aquosa da luteolina e, assim, incrementar as suas atividades biológicas a partir da redução do tamanho de partícula. Para isso foi empregada a técnica Antissolvente Gasoso (Gas-Antisolvent, na sigla em inglês GAS), um método de formação de partículas por meio supercrítico e que pode ser utilizado para micronizar compostos com propriedades bioativas, utilizando um delineamento composto central rotacional (DCCR) 22 com 3 pontos centrais e 4 pontos axiais, avaliando a influência da temperatura e pressão de operação em relação ao tamanho médio de partícula (Dp), realizando também a caracterização das partículas. A luteolina não micronizada apresentava tamanho médio de 22,75 µm; a condição de operação 35 °C e 80 bar (ensaio 1) foi a responsável pela redução de 10 vezes no tamanho médio da partícula, obtendo um diâmetro médio de 2,31 µm. A partir do DRXP verificou-se redução da cristalinidade após micronização por GAS e por meio do DSC foi visto que houve deslocamento do ponto de fusão, o que caracterizam a modificação na estrutura física. A análise de FTIR comprovou que não houve degradação dos compostos. A análise de solvente residual utilizando CG-MS e CG-FID assinalaram que a luteolina micronizada está de acordo com as normas para consumo humano. Após micronização, foi verificado aumento da solubilidade em água, de 7,68 µg·mL-1 para 9,13 µg·mL-1, além de aumento na taxa de dissolução em meio ácido e neutro. Após o GAS a atividade antioxidante e a solubilidade foram aumentadas, potencializando efeitos da luteolina. Esses resultados viabilizam a aplicação de testes in vivo, mostrando a versatilidade da técnica de micronização por fluido supercrítico podendo ser aplicada tanto para indústria farmacêutica, química como de alimentos.

Abstract: Luteolin is a flavonoid with high antioxidant activity and is found particularly in fruits and vegetables such as celery, chrysanthemum flowers, sweet peppers, carrots, onion leaves, peanut shells, broccoli, and parsley. It has numerous health benefits, such as antioxidant, anti-inflammatory, cardioprotective, anti-cancer activity, among others. This compound has shown relevant effects in some types of cancer and diseases caused by the insufficiency of neurotransmitters, however, its low solubility and bioavailability limit its functional applications. In this context, the main objective of this work was to increase the aqueous solubility of luteolin and, thus, increase its biological activities by reducing its particle size. For this purpose, the Gas-Antisolvent (GAS) technique was used, a method of supercritical particle formation that can be used to micronize compounds with bioactive properties, using a central rotational composite design (CCRD) 22 with 3 central points and 4 axial points, evaluating the influence of temperature and operating pressure about the average particle size (Dp), also performing the characterization of the particles. Non-micronized luteolin had an average size of 22.75 µm; the operating condition of 35 °C and 80 bar (run 1) was responsible for the 10 times reduction in the average particle size, obtaining an average diameter of 2.31 µm. From the XRPD there was a reduction in crystallinity after micronization by GAS and through the DSC it was seen that there was a displacement of the melting point, these results characterize the modification in the physical structure. The FTIR analysis proved that there was no degradation of the compounds. Residual solvent analysis using GC-MS and GC-FID indicated that the micronized luteolin is following standards for human consumption. After micronization, an increase in water solubility was verified, from 7,68 µg·mL-1 to 9,13 µg·mL-1, in addition to an increase in the dissolution rate in acidic and neutral media. After GAS, antioxidant activity and solubility were increased, potentiating the effects of luteolin. These results enable the application of in vivo tests, showing the versatility of the supercritical fluid micronization technique, which can be applied both to the pharmaceutical, chemical, and food industries.