Sistemas de liberação controlada com bupivacaína racêmica (S50-R50) e mistura enantiomérica de bupivacaína (S75-R25): efeitos da complexação com ciclodextrinas no bloqueio do nervo ciático em camundongos

Sistemas de liberación controlada con bupivacaína racémica (S50-R50) y mescla enantiomérica de bupivacaína (S75-R25): efectos de la complexación con ciclodextrinas en el bloqueo del nervio ciático en ratones

Resumos

BACKGROUND AND OBJECTIVES: Bupivacaine-induced side effects have led to the search for new local anesthetics (LA) with similar potency and lower toxicity, such as bupivacaine enantiomeric mixture (S75-R25). Drug-delivery systems for LA in carriers, such as cyclodextrins (CD), have been developed to improve anesthetic potency and therapeutic index of those drugs. This study aimed at preparing, characterizing and evaluating the anesthetic efficacy of inclusion complexes of bupivacaine enantiomeric mixture (S75-R25) and racemic bupivacaine (S50-R50) with hydroxypropylb- cyclodextrin (HPb-CD) comparing them to clinically available preparations. METHODS: Inclusion complexes were obtained by mixing appropriate volumes of HPb-CD and S50-R50 or S75-R25 to final 1:1 or 1:2 molar ratios and were characterized by phase solubility experiments. Affinity constants (K) were determined between HPb-CD and each LA. Motor and sensory blocks induced by plain or complexed LA formulations were evaluated in mice by sciatic nerve block. Three LA concentrations were used during the experiment: 0.125, 0.25 and 0.5%. RESULTS: Solubility experiments results were indicative of S50-R50:HPb-CD and S75-R25:HPb-CD complexation, with similar affinity constant (K) values: 14.7 M-1 and 14,3 M-1, respectively. In vivo experiments have shown that complexation has enhanced differential nerve blockade induced by LA: i) motor blockade duration induced by S75-R25 was similar, to the induced by but less intense S50-R50 ( p < 0.001). S50-R50HPb-CD and S75-R25HPb-CD complexes have decreased onset (p < 0.01 and p < 0.05, respectively), without changing motor block intensity (Emax) as compared to plain drugs; ii) sensory block evaluation has revealed higher analgesic intensity with S50-R50HPb-CD (2-fold, p < 0.001) and S75-R25HPb-CD (1.5-1.8-fold, p < 0.01 and p < 0.001, respectively) with both molar ratios (1:1 and 1:2, LA:CD), in addition to prolonging analgesic effect as compared to S50-R50 and S75-R25. CONCLUSIONS: More pronounced analgesic effects obtained by complexation with HPb-CD have shown that both formulations, S50-R50HPb-CD and S75-R25HPb-CD, are very useful for postoperative pain relief, requiring lower LA concentrations. Nevertheless, it is worth noticing that S75-R25 - being less toxic than racemic bupivacaine - is an interesting alternative for the development of more effective and safe drug-delivery systems as compared to racemic bupivacaine (S50-R50).

ANESTHETICS, Local; ANIMALS

ARTIGO CIENTÍFICO

Sistemas de liberação controlada com bupivacaína racêmica (S50-R50) e mistura enantiomérica de bupivacaína (S75-R25): efeitos da complexação com ciclodextrinas no bloqueio do nervo ciático em camundongos^*

Sistemas de liberación controlada con bupivacaína racémica (S50-R50) y mescla enantiomérica de bupivacaína (S75-R25): efectos de la complexación con ciclodextrinas en el bloqueo del nervio ciático en ratones

Daniele Ribeiro de Araújo^I; Leonardo Fernandes Fraceto^II; Angélica de Fátima de Assunção Braga, TSA^III; Eneida de Paula^IV

^IDoutoranda em Biologia Funcional e Molecular - Bioquímica da UNICAMP

^IIProfessor Doutor da Faculdade de Farmácia e Bioquímica, Universidade de Sorocaba - UNISO

^IIIProfessora Associada do Departamento de Anestesiologia - Faculdade de Ciências Médicas da UNICAMP

^IVProfessora Associada do Departamento de Bioquímica, Instituto de Biologia da UNICAMP

^{Endereço para correspondência}

RESUMO

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: Os efeitos adversos associados ao uso de bupivacaína levaram à procura por novos anestésicos locais (AL) com perfil de bloqueio semelhante e menos tóxicos, surgindo novas preparações como a mistura enantiomérica de bupivacaína (S75-R25). Os sistemas de liberação controlada, contendo AL em carreadores como ciclodextrinas (CD), têm como objetivo melhorar a eficácia anestésica e o índice terapêutico dessas drogas. Este estudo visou a preparação, a caracterização e a avaliação da eficácia anestésica dos complexos de inclusão da mistura enantiomérica da bupivacaína (S75-R25) e da bupivacaína racêmica (S50-R50) com hidroxipropilb-ciclodextrina (HPb-CD) comparando-os com as preparações atualmente utilizadas na clínica.

MÉTODO: Os complexos de inclusão foram preparados misturando-se quantidades apropriadas de HPb-CD e S50-R50 ou S75-R25 nas razões molares (1:1 e 1:2) e caracterizados por estudos de solubilidade de fases. Determinaram-se as constantes de afinidade (K) de cada AL pela HPb-CD. Os bloqueios motor e sensorial induzidos pelas drogas livres e complexadas foram avaliados, em camundongos, através do bloqueio do nervo ciático. Para a realização dos experimentos, utilizaram-se três concentrações de AL: 0,125%; 0,25% e 0,5%.

RESULTADOS: Os estudos de solubilidade indicaram a formação de complexos de inclusão de S50-R50 e S75-R25 com HPb-CD, com valores de constante de afinidade (K) similares para os dois anestésicos: 14,7 M^-1 (S50-R50:HP-bCD) e 14,3 M^-1 (S75-R25:HP-bCD). Os testes em animais mostraram que a complexação potencializou o bloqueio nervoso diferencial induzido pelos AL: i) a duração do bloqueio motor induzido por S75-R25 foi similar à do S50-R50, mas menos intenso (p < 0,001). Já os complexos, S50-R50_HPb-CD e S75-R25_HPb-CD reduziram a latência (p < 0,01 e p < 0,05, respectivamente) sem modificar a intensidade do bloqueio motor (E_máx), em relação às drogas livres; ii) a avaliação do bloqueio sensorial mostrou aumento na intensidade da analgesia com os sistemas S50-R50_HPb-CD (2 vezes, p < 0,001) e S75-R25_HPb-CD (1,5-1,8 vezes; p < 0,01 e p < 0,001, respectivamente), nas duas proporções molares (1:1 e 1:2, AL:CD), além do prolongamento da duração do efeito analgésico, quando comparados às formulações S50-R50 e S75-R25.

CONCLUSÕES: Os efeitos analgésicos mais pronunciados, obtidos após a complexação com HPb-CD, mostram que ambas as formulações, S50-R50_HPb-CD e S75-R25_HPb-CD, são de grande interesse para o alívio da dor no período pós-operatório, com a vantagem de serem administradas em menores concentrações. Entretanto, há que se ressaltar que a mistura enantiomérica de bupivacaína (S75-R25), por ser menos tóxica, representa uma alternativa no desenvolvimento de formulações de liberação controlada mais seguras e eficazes do que com a bupivacaína racêmica (S50-R50).

Unitermos: ANESTÉSICOS, Local: bupivacaína; ANIMAIS, camundongos

RESUMEN

JUSTIFICATIVA Y OBJETIVOS: Los efectos adversos asociados al uso de bupivacaína llevaron a la búsqueda por nuevos anestésicos locales (AL) con perfil de bloqueo semejante y menos tóxicos, surgiendo nuevas preparaciones como la mezcla enantiomérica de bupivacaína (S75-R25). Los sistemas de liberación controlada, conteniendo AL en carreadores como ciclodextrinas (CD), tienen como objetivo mejorar la eficacia anestésica y el índice terapéutico de esas drogas. Este estudio visó la preparación, caracterización y evaluación de la eficacia anestésica de los complejos de inclusión de la mezcla enantiomérica de la bupivacaína (S75-R25) y de la bupivacaína racémica (S50-R50) con hidroxipropilb-ciclodextrina (HPb-CD) comparándolos con las preparaciones actualmente utilizadas en la clínica.

MÉTODO: Los complejos de inclusión fueron preparados mezclándose cantidades apropiadas de HPb-CD y S50-R50 ó S75-R25 en las razones molares (1:1 y 1:2) y caracterizados por estudios de solubilidad de fases. Se determinaron las constantes de afinidad (K) de cada AL por la HPb-CD. Los bloqueos motor y sensorial inducidos por las drogas libres y complejadas fueron evaluados en ratones, a través del bloqueo del nervio ciático. Para la realización de los experimentos, se utilizaron tres concentraciones de AL: 0,125; 0,25 y 0,5%.

RESULTADOS: Los estudios de solubilidad indicaron la formación de complejos de inclusión de S50-R50 y S75-R25 con HPb-CD, con valores de constante de afinidad (K) análogos para los dos anestésicos: 14,7 M-1 (S50-R50: HP-bCD) y 14,3 M-1 (S75-R25: HP-bCD). Las pruebas en animales mostraron que la complejidad potenció el bloqueo nervioso diferencial inducido por los AL: i) la duración del bloqueo motor inducido por S75-R25 fue análogo al del S50-R50, pero menos intenso (p < 0,001). Ya los complejos, S50-R50HPb-CD y S75-R25 HPb-CD redujeron la latencia (p < 0,01 y p < 0,05, respectivamente) sin modificar la intensidad del bloqueo motor (Emáx), con relación a las drogas libres; ii) la evaluación del bloqueo sensorial mostró un aumento en la intensidad de la analgesia con los sistemas S50-R50 HPb-CD (2 veces, p < 0,001) y S75-R25 HPb-CD (1,5-1,8 veces; p < 0,01 y p < 0,001, respectivamente), en las dos proporciones molares (1:1 y 1:2, AL:CD), además del prolongamiento de la duración del efecto analgésico, cuando comparados a las formulaciones S50-R50 y S75-R25.

CONCLUSIONES: Los efectos analgésicos más pronunciados logrados después de la complexación con HPb-CD muestran que ambas formulaciones, S50-R50 HPb-CD y S75-R25 HPb-CD, son de grande interés para el alivio del dolor en el período postoperatorio, con la ventaja de ser administradas en menores concentraciones. Mientras, hay que resaltar que la mezcla enantiomérica de bupivacaína (S75-R25), por ser una droga menos tóxica, representa una alternativa en el desarrollo de formulaciones de liberación controlada más seguras y eficaces de que con la bupivacaína racémica (S50-R50).

INTRODUÇÃO

A bupivacaína é o anestésico local (AL) pertencente à classe das amino-amidas, mais utilizado em procedimentos cirúrgicos, principalmente para anestesias regionais prolongadas. Os efeitos adversos (toxicidade para os sistemas nervoso central e cardiovascular) associados ao uso de bupivacaína levaram à pesquisa de novos agentes com perfil de bloqueio semelhante, mas com menor cardiotoxicidade ¹. Da pesquisa resultaram AL como a ropivacaína e a levobupivacaína - sintetizados sob a forma enantiomérica S(-) - demonstrando que, além de modificações moleculares, a estereosseletividade é fator importante para diminuir a cardiotoxicidade da bupivacaína. Assim, estudos recentes mostraram uma redução na capacidade disritmogênica e no risco de convulsões induzidas por levobupivacaína ^2-3, bem como a manutenção de propriedades anestésicas similares à bupivacaína ⁴. O advento das pesquisas sobre estereosseletividade possibilitou a modificação das proporções dos estereoisômeros R(+) e S(-) da bupivacaína e a síntese de nova formulação anestésica local, contendo 25% do isômero R (+)-bupivacaína e 75% do isômero S(-)-bupivacaína, melhorando o perfil anestésico da droga em relação à levobupivacaína e aumentando sua margem de segurança ⁵.

Embora existam diferenças quanto aos perfis farmacocinético e farmacodinâmico dos enantiômeros, propriedades físico-químicas como a solubilidade aquosa ou em lipídios e o pKa são preservadas⁴ constituindo-se em fatores que podem limitar o benefício terapêutico de drogas administradas na forma tradicional. Uma alternativa utilizada é o desenvolvimento de sistemas de liberação controlada contendo AL em carreadores, como ciclodextrinas (CD), que possibilitam a manipulação de algumas propriedades físico-químicas além de melhorarem os efeitos terapêuticos, favorecendo sua utilização clínica ⁶.

As CD são oligossacarídeos cíclicos, constituídos por unidades de glicose (Figura 1), capazes de complexarem em sua cavidade hidrofóbica moléculas de tamanho e polaridade apropriados, formando complexos de inclusão. A complexação altera as propriedades físico-químicas, como a solubilidade, estabilidade e biodisponibilidade das drogas ⁷. De fato, essa propriedade das CD torna bastante promissor seu uso para a complexação de AL, e diversos estudos utilizando bupivacaína racêmica têm demonstrado aumento na duração de ação e uma melhora significante no seu índice terapêutico ^8-11. Dessa forma, torna-se interessante verificar se a complexação com CD alteraria também o perfil anestésico da mistura enantiomérica de bupivacaína, uma formulação potencialmente menos tóxica, em relação à bupivacaína racêmica. Este estudo teve por objetivo preparar, caracterizar e avaliar, em camundongos, a eficácia anestésica dos complexos de inclusão com hidroxipropilb-ciclodextrina (HPb-CD, Figura 1) com a mistura enantiomérica da bupivacaína (S75-R25) ou da bupivacaína racêmica (S50-R50) e compará-los com as formulações atualmente utilizadas na clínica.

Revista Brasileira de Anestesiologia, 2005; 55: 3: 316-328

Sistemas de liberação controlada com bupivacaína racêmica (S50-R50) e mistura enantiomérica de bupivacaína (S75-R25):

efeitos da complexação com ciclodextrinas no bloqueio do nervo ciático em camundongos

Daniele Ribeiro de Araújo; Leonardo Fernandes Fraceto; Angélica de Fátima de Assunção Braga; Eneida de Paula

MÉTODO

Os complexos sólidos foram preparados misturando-se quantidades apropriadas de HPb-CD e S50-R50 ou S75-R25 em água, de maneira que a razão molar fosse 1:1 ou 1:2. As amostras foram deixadas sob agitação durante 24 horas à temperatura ambiente. Após isso, a solução foi liofilizada e guardada a -20 ºC para posterior uso ⁹. Os complexos sólidos foram pesados em quantidades suficientes para obter as concentrações de drogas desejadas e, posteriormente, dissolvidos em tampão (HEPES 20mM pH 7,4, com NaCl 154 mM). As concentrações de S50-R50 e S75-R25 utilizadas foram: 0,125%; 0,25% e 0,5%.

Para a caracterização físico-química dos complexos formados, realizaram-se experimentos de solubilidade de fases ¹² determinando-se as constantes de afinidade (K) pela HPb-CD, para cada AL. Os experimentos foram realizados para avaliar a solubilidade dos dois AL em pH 7,4, sendo que - na ausência de HPb-CD - tanto a S50-R50 quanto a S75-R25 são insolúveis na concentração utilizada (30 mM). Neste ensaio, concentrações crescentes de HPb-CD (0, 5, 10 e 20 mM) foram adicionadas a 30 mM de S50-R50 ou S75-R25 e, posteriormente, dissolvidas em solução tampão (HEPES 50 mM, pH 7,4, com NaCl 154 mM). As amostras foram agitadas à temperatura ambiente durante 24 horas, até atingirem o equilíbrio. Após esse período, as amostras foram filtradas e analisadas por espectrofotometria (espectrofotômetro Beckman DU-70) a um comprimento de onda de 260 nm ¹³, calculando-se o valor da concentração de AL na solução. Todos os experimentos foram realizados em triplicatas. A alta razão molar AL:HPb-CD (até 2:1) utilizada nestes ensaios é justificada pelo fato de a constante de afinidade (K) ser calculada utilizando-se a porção linear do diagrama de solubilidade de fases, de acordo com a equação ¹²:

Avaliação da Eficácia Anestésica

Este estudo experimental foi realizado após aprovação pela Comissão de Ética na Experimentação Animal do Instituto de Biologia da Universidade Estadual de Campinas (CEEA) - IB - UNICAMP que segue as normas do Colégio Brasileiro de Experimentação Animal (COBEA). Foram utilizados grupos de 7 camundongos albinos, machos, pertencentes à linhagem Swiss, com idade aproximada de 60 dias e massa corporal variando entre 30 e 35 gramas. Os animais, provenientes do Centro de Bioterismo da UNICAMP (CEMIB), foram submetidos a ciclo claro/escuro de 12 horas, com água e alimentação à vontade, alojados coletivamente (5 animais por gaiola) e aclimatados ao local de experimentação por pelo menos sete dias.

Os ensaios de eficácia anestésica foram realizados pela técnica do bloqueio do nervo ciático em camundongos ¹⁴. As formulações, inclusive o veículo, foram administradas em ordem aleatória por infiltração (0,1 mL) no espaço popliteal localizado na superfície posterior do joelho, na região do nervo ciático. A avaliação dos bloqueios motor e sensorial foi realizada simultaneamente e todas as medidas foram executadas pelo mesmo investigador. Os animais foram observados durante 24 horas após o tratamento para verificar a incidência de efeitos tóxicos sistêmicos (convulsões e óbitos) ou locais (falhas na recuperação dos movimentos normais na pata injetada). Os grupos experimentais foram assim constituídos:

• Grupo Controle: HPb-CD

• Grupo S50-R50: bupivacaína racêmica

• Grupo S75-R25: mistura enantiomérica de bupivacaína

• Grupo S50-R50

  _HP

  _b

  _{-CD (1:1)}: bupivacaína racêmica com hidroxipropilb-ciclodextrina na proporção molar 1:1 (S50-R50:HPb-CD)

• Grupo S50-R50

  _HP

  _b

  _{-CD (1:2)}: bupivacaína racêmica com hidroxipropilb-ciclodextrina na proporção molar 1:2 (S50-R50:HPb-CD)

• Grupo S75-R25

  _HP

  _b

  _{-CD (1:1)}: mistura enantiomérica de bupivacaína com hidroxipropilb-ciclodextrina, na proporção molar 1:1 (S75-R25:HPb-CD)

• Grupo S75-R25

  _HP

  _b

  _{-CD (1:2)}: mistura enantiomérica de bupivacaína com hidroxipropilb-ciclodextrina, na proporção molar 1:2 (S75-R25:HPb-CD)

Para a avaliação do bloqueio motor, antes da experiência mediu-se a habilidade de cada camundongo em caminhar normalmente, com os quatro membros, por uma tela metálica (com orifícios de 5 mm de diâmetro) na posição normal e invertida. Somente os animais que preencheram tal requisito foram submetidos à experimentação. O grau de bloqueio motor foi avaliado de acordo com os valores de escore: 0 (movimentação normal), 1 (incapacidade de flexionar completamente o membro injetado) e 2 (paralisia total do membro injetado) nos seguintes momentos: a cada minuto durante os 5 primeiros minutos após a administração e, posteriormente, em intervalos de 10 minutos até que fosse verificada a total recuperação dos movimentos do animal ¹⁵. A latência (tempo entre a injeção e a obtenção de bloqueio motor grau 1 ou 2), o tempo para atingir o escore máximo (T_máx), o valor de escore máximo (efeito máximo, E_máx), o tempo para recuperação da função motora e o efeito total do anestésico local (estimado pela área sobre a curva efeito-tempo, AUC) foram os parâmetros analisados.

O bloqueio sensorial foi medido utilizando-se um estímulo mecânico ¹⁶. Para a execução do teste utilizou-se equipamento apropriado, chamado analgesímetro, que gera aumento gradual da força (em gramas) sobre a superfície dorsal da pata do animal. Para evitar analgesia induzida por estresse, cada animal foi envolvido em uma toalha permitindo que a cabeça e os membros ficassem livres. O reflexo de retirada da pata foi considerado representativo do limiar de dor (Pain Withdrawal Threshold to Pressure - PWTP). A linha basal do PWTP foi medida antes dos experimentos e os animais que apresentaram valor do limiar de dor abaixo ou acima de 30 a 50 g foram excluídos do experimento e estabeleceu-se um valor máximo de pressão (cut-off) de 150 g, considerado representativo de bloqueio sensitivo. Após administração do veículo ou das drogas, as medidas foram realizadas durante 5 horas, com intervalos de 15 minutos durante a primeira hora, 30 minutos durante a segunda e terceira horas e, finalmente, 60 minutos nas últimas duas horas de teste. A analgesia foi definida como aumento no limiar de pressão tolerado pelos animais, de no mínimo 50% maior que o observado no grupo tratado com o veículo. O ponto final da analgesia foi estabelecido quando da ausência de diferença estatística entre os grupos teste e controle ¹⁷.

A análise estatística para a avaliação do bloqueio motor (latência, T_máx, tempo de recuperação, E_máx e AUC) foi executada utilizando o teste de Kruskal-Wallis e os dados foram expressos como medianas (limite mínimo e limite máximo). Os valores de PWTP durante o bloqueio sensorial foram expressos em média ± desvio padrão (DP) e avaliados, em tempos individuais, por Análise de Variância (One-way ANOVA) com teste posterior de Tukey-Kramer. A significância estatística foi definida como p < 0,05 ¹⁸.

RESULTADOS

Caracterização dos Complexos de Inclusão com Ciclodextrinas

Através dos experimentos de solubilidade de fases, foi possível observar a complexação da S50-R50 e S75-R25 com HPb-CD em pH 7,4 e 25 ºC (Figura 2). O diagrama de solubilidade de fases dos sistemas indica a formação de complexos solúveis, havendo aumento linear na solubilidade de S50-R50 e S75-R25 (cerca da 1,3 vezes) em função das concentrações de HPb-CD testadas. Os valores obtidos para as constantes de afinidade (K) foram similares para os dois AL, sendo 14,7 M^-1 para S50-R50:HP-bCD e 14,3 M^-1 para S75-R25:HP-bCD.

Revista Brasileira de Anestesiologia, 2005; 55: 3: 316-328

Sistemas de liberação controlada com bupivacaína racêmica (S50-R50) e mistura enantiomérica de bupivacaína (S75-R25):

efeitos da complexação com ciclodextrinas no bloqueio do nervo ciático em camundongos

Daniele Ribeiro de Araújo; Leonardo Fernandes Fraceto; Angélica de Fátima de Assunção Braga; Eneida de Paula

Avaliação do Bloqueio Motor

A injeção dos AL livres e complexados alterou, de maneira concentração-dependente, a função motora após o bloqueio do nervo ciático havendo a perda reversível dos reflexos motores em todos os animais tratados (Tabela I). Já o grupo tratado com o veículo (HP-bCD) não apresentou qualquer sinal de bloqueio motor.

Revista Brasileira de Anestesiologia, 2005; 55: 3: 316-328

Sistemas de liberação controlada com bupivacaína racêmica (S50-R50) e mistura enantiomérica de bupivacaína (S75-R25):

efeitos da complexação com ciclodextrinas no bloqueio do nervo ciático em camundongos

Daniele Ribeiro de Araújo; Leonardo Fernandes Fraceto; Angélica de Fátima de Assunção Braga; Eneida de Paula

Comparações entre as drogas livres (S50-R50 e S75-R25) mostraram que a administração de S75-R25 induziu redução na latência (p < 0,001), em todas as concentrações testadas, embora uma menor intensidade do bloqueio motor tenha sido observada apenas na concentração de 0,125% (p < 0,001; como evidenciado pelos valores de E_máx) em relação à S50-R50. No entanto, o tempo de recuperação do bloqueio motor e o efeito total (AUC) induzido pelas duas preparações comerciais foram similares.

As formulações complexadas contendo S50-R50 induziram diminuição na latência do bloqueio motor em relação à droga livre em todas as concentrações utilizadas (p < 0,01; para os complexos de inclusão 1:1 e 1:2). Além disso, a análise estatística também revelou diferenças entre S50-R50_{HPb-CD (1:2)} e S50-R50 para os parâmetros T_máx (p < 0,05), tempo de recuperação e AUC (p < 0,001 e p < 0,05, respectivamente) na concentração de 0,5%.

Com os sistemas S75-R25_{HPb-CD (1:1 e 1:2)}, o tempo de latência foi significativamente menor (p < 0,05 e p < 0,01, respectivamente) quando comparados à formulação livre, nas diferentes concentrações. Em relação à AUC, esta foi significativamente maior (p < 0,05) com o complexo na razão molar 1:2 do que após a administração do complexo 1:1 e da formulação livre, na concentração de 0,5%.

Avaliação do Bloqueio Sensorial

A avaliação do bloqueio sensorial, pelo teste PWTP, mostrou relações concentração-dependente para as formulações livres e para os complexos de inclusão de S50-R50 ou S75-R25 com HPb-CD. Os efeitos do tratamento com HPb-CD, com as drogas livres e complexadas foram avaliados ao longo dos momentos (Figuras 3 e 4).

Revista Brasileira de Anestesiologia, 2005; 55: 3: 316-328

Sistemas de liberação controlada com bupivacaína racêmica (S50-R50) e mistura enantiomérica de bupivacaína (S75-R25):

efeitos da complexação com ciclodextrinas no bloqueio do nervo ciático em camundongos

Daniele Ribeiro de Araújo; Leonardo Fernandes Fraceto; Angélica de Fátima de Assunção Braga; Eneida de Paula

Revista Brasileira de Anestesiologia, 2005; 55: 3: 316-328

Sistemas de liberação controlada com bupivacaína racêmica (S50-R50) e mistura enantiomérica de bupivacaína (S75-R25):

efeitos da complexação com ciclodextrinas no bloqueio do nervo ciático em camundongos

Daniele Ribeiro de Araújo; Leonardo Fernandes Fraceto; Angélica de Fátima de Assunção Braga; Eneida de Paula

A infiltração do veículo na região do nervo ciático não modificou os valores de linha basal para o limiar da dor em camundongos. Contudo, todas as formulações elevaram o limiar de dor dos animais tratados, que foi estatisticamente diferente daquele do grupo controle (p < 0,001). Além disso, os complexos com HPb-CD aumentaram a duração e a intensidade do bloqueio sensorial, quando comparados às drogas livres (p < 0,001). No entanto, comparações entre os complexos (1:1 e 1:2, em todas as concentrações) mostraram perfis de bloqueio sensorial semelhantes.

A administração das formulações complexadas, S50-R50_{HPb-CD(1:1 e 1:2)} modificou a resposta dos animais ao estímulo mecânico no PWTP, aumentando o limiar da dor e a duração do efeito antinociceptivo. A injeção dos complexos na concentração de 0,125 % induziu aumento na duração da analgesia (em até 4 horas) e na intensidade do efeito (cerca de 2 vezes aos 120 minutos, p < 0,001) quando comparada à da formulação livre (Figura 3A). O tratamento com as formulações complexadas na concentração de 0,25 % também mostrou potencialização do efeito analgésico aos 150 minutos em relação à S50-R50 (2 vezes, p < 0,001) (Figura 3B). Com as formulações complexadas a 0,5%, observou-se perfil semelhante ao apresentado com a concentração intermediária, sendo a intensidade da analgesia significativamente maior (p < 0,001) do que aquela observada com a droga livre (Figura 3C).

Nos grupos tratados com os complexos S75-R25_{HPb-CD (1:1 e 1:2)} nas diferentes concentrações, a intensidade da analgesia foi cerca de 1,5 a 1,8 vezes maior do que com a droga livre. Além disso, a duração do efeito analgésico foi significativamente maior com as drogas complexadas (p < 0,001 nas concentrações de 0,125% e 0,25%) que aquela com a droga livre (240 a 300 minutos x 150 a 300 minutos, respectivamente) (Figuras 4A e 4B). Na concentração de 0,5%, embora a duração da analgesia com os complexos tenha sido semelhante à apresentada pela droga livre, o limiar de dor após a injeção dos complexos foi significativamente maior (p < 0,01) (Figura 4C).

DISCUSSÃO

As CD podem ser descritas como cápsulas cilíndricas apresentando uma cavidade interna hidrofóbica que, uma vez preenchida com a molécula de uma substância de tamanho molecular e polaridade compatíveis, formam complexos de inclusão. Por uma série de conveniências (preço, disponibilidade, dimensões da cavidade) uma das CD naturais, a b-CD, tornou-se a mais amplamente utilizada para complexação e sistemas de liberação controlada de drogas. No entanto, sua baixa solubilidade aquosa e indução de nefrotoxicidade direcionaram as pesquisas para a síntese de CD mais solúveis, menos tóxicas e mais apropriadas para uso parenteral, como a hidroxipropilb-CD ⁷ (HPb-CD). Neste estudo, utilizou-se a HPb-CD com o objetivo de minimizar problemas quanto ao uso farmacêutico das CD, especialmente com relação à solubilidade aquosa e toxicidade sistêmica.

Estudos mostraram que a utilização de HPb-CD e de alguns outros derivados (CD sulfatadas) aumentou a solubilidade de AL como etidocaína, lidocaína, prilocaína, mepivacaína e, especialmente, bupivacaína ¹⁹, bem como melhorou os índices terapêuticos dessas drogas ^8-11. De fato, os resultados apresentados neste trabalho mostraram aumento linear na solubilidade dos anestésicos bupivacaína S50-R50 e S75-R25, que foram favorecidos pela formação de complexos de inclusão com a HPb-CD. As características físico-químicas semelhantes da S50-R50 e S75-R25 direcionaram a complexação com HPb-CD, determinando valores de constantes de afinidade semelhantes e indicando um posicionamento favorável das drogas dentro da cavidade hidrofóbica da CD.

Com relação aos testes de eficácia anestésica, o bloqueio do nervo ciático foi utilizado por ser técnica bem descrita na literatura e modelo experimental apropriado para monitorar a eficácia de AL em ratos ^20-21 e camundongos ^14-15,17.

O tratamento com as formulações livres de S50-R50 e S75-R25 (0,125%; 0,25% e 0,5%) mostrou que a duração do bloqueio motor induzido por S75-R25 foi similar, mas de intensidade menor que o induzido por S50-R50. A administração de S75-R25 em camundongos potencializou a intensidade e prolongou o tempo de analgesia quando comparada à S50-R50, especialmente nas menores concentrações (0,125% e 0,25%). A literatura relata que a S75-R25 proporciona boas condições para a realização do ato anestésico-cirúrgico com adequados bloqueios motor e sensorial ^22-23 prolongando a analgesia pós-operatória em relação à S50-R50 ²⁴. Além disso, a S75-R25 mostrou-se formulação mais segura que a S50-R50 ^5,22-23, fato este que motivou a investigação com formulações de S75-R25 complexadas com HPb-CD.

Os resultados apresentados neste estudo mostraram que as formulações complexadas com HPb-CD reduziram de forma significativa a latência, sem modificar a intensidade do bloqueio motor (E_máx), em relação às formulações livres. Outros parâmetros, como duração do bloqueio motor e efeito total do AL (AUC), só foram afetados pelos complexos na proporção molar 1:2 (AL:CD). Provavelmente, esses efeitos devem-se às propriedades da HPb-CD como maior solubilidade em água, facilitando o acesso de anestésicos hidrofóbicos, como S50-R50 e S75-R25, ao local de ação.

Comparando-se as formulações livres e os sistemas com HPb-CD para os dois anestésicos, observou-se que houve benefício em relação à intensidade e duração da analgesia em todas as concentrações utilizadas, indicando potencialização do bloqueio nervoso diferencial devido à interação tanto da S50-R50 quanto da S75-R25 com a HPb-CD, aumentando o tempo de permanência dos AL no local de ação.

Modificações na proporção molar AL:CD mostraram que o tratamento com os complexos 1:2 prolongou o tempo de recuperação do bloqueio motor em relação às formulações livres nas concentrações utilizadas (0,125%; 0,25% e 0,5% para S50-R50 e 0,5% para S75-R25), embora os complexos 1:1 e 1:2 não tenham sido diferentes entre si após comparações na qualidade e/ou duração do bloqueio sensorial. Essa alteração na farmacodinâmica dos AL pode ser um efeito inerente à HPb-CD (já que foi observado tanto com S50-R50 quanto com S75-R25), devido a fatores como diferenças na razão de transferência das drogas ou dissociação do complexo em relação à HPb-CD ⁸.

A liberação controlada de AL tem como objetivos principais melhorar o índice terapêutico das drogas para os tratamentos da dor aguda e utilização no período pós-operatório, reduzindo a toxicidade sistêmica e agindo mais sobre fibras sensoriais do que motoras ^8-11. Os efeitos analgésicos mais pronunciados obtidos após a complexação com HPb-CD tornam as formulações S50-R50_HPb-CD e S75-R25_HPb-CD de grande interesse para o alívio da dor no período pós-operatório, com a vantagem de serem administradas em menor concentração que as preparações de AL comerciais. Entretanto, por ser uma formulação potencialmente menos tóxica, a mistura enantiomérica de bupivacaína (S75-R25) representa uma alternativa para o desenvolvimento de formulações de liberação controlada mais seguras e eficazes do que a bupivacaína (S50-R50).

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Apresentado em 21 de setembro de 2004

Aceito para publicação em 31 de janeiro de 2005

• 02. Ohmura S, Kawada M, Ohta T et al - Systemic toxicity and resuscitation in bupivacaine, levobupivacaine, or ropivacaine-infused rats. Anesth Analg, 2001;93:743-748.

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Recebido do Laboratório de Biomembranas e Sistemas Biomiméticos, Departamento de Bioquímica - Instituto de Biologia, Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  28 Jun 2005
• Data do Fascículo
  Jun 2005

Histórico

• Aceito
  31 Jan 2005
• Recebido
  21 Set 2004