Desenvolvimento de uma formulação tópica contendo nanopartículas de quitosana como estratégia para aumentar a penetração folicular do minoxidil sulfato no tratamento da alopecia androgênica

Abstract

Esse trabalho pretendeu desenvolver nanopartículas para incorporar o minoxidil sulfato (MXS) como estratégia para direcionar e sustentar a liberação do MXS para o seu local de ação, o folículo piloso, aumentando a eficácia e comodidade do tratamento tópico da alopecia. Um método analítico de quantificação do MXS foi validado por cromatografia liquida de alta eficiência (CLAE), segundo os parâmetros de linearidade, especificidade/seletividade, precisão, exatidão e limite de quantificação, preconizados pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA). O método mostrou-se linear, seletivo, preciso e exato entre as concentrações de 0,5 μg/mL a 3,0 μg/mL. As nanopartículas de quitosana contendo o MXS foram obtidas pela técnica de geleificação ionotrópica, variando a concentração da solução inicial de quitosana, a concentração da solução do agente reticulante, tripolifosfato (TTP), e a proporção volumétrica da solução do polímero em relação à solução de TPP. Para garantir a melhor eficiência de encapsulação do fármaco foram obtidas nanopartículas alterando-se as proporções adicionadas de MXS em relação ao polímero. As melhores condições para preparo das nanopartículas deu-se quando uma solução de quitosana a 1,75 mg/mL foi adicionada de uma solução de TPP a 1,0 mg/mL numa proporção volumétrica de 5:2. As nanopartículas apresentaram diâmetro médio de 271,72 ± 59,46 nm, índice de polidispersividade (PDI) igual a 0,3 ± 0,06, forma esférica, e potencial zeta de +46,16 ± 6,72 mV. A melhor proporção de polímero/fármaco foi a de 1:1, que apresentou eficência de encapsulação de 73 ± 0,29 %, diâmetro médio de partículas igual a 235,5 ± 99,92 nm, e forma esférica. As suspensões de nanopartículas contendo o fármaco foram geleificadas com a incorporação de 0,5% (m/v) de Carbopol e sua liberação e permeação cutânea foi verificada in vitro, utilizando células de difusão montadas com membrana hidrofílica de acetato de celulose e orelha de porco, respectivamente. O fluxo de liberação foi determinado durante 12 h, e mostraram que as nanoparticulas foram capazes de reduzir a liberação do fármaco em aproximadamente 5 vezes se comparado à difusão dele a partir de uma solução controle através da mesma membrana, sejam elas incorporadas em um gel ou suspensas em veículo aquoso. A permeação do fármaco através da pele foi analisada in vitro nos tempos de 3h, 6h, 9h e 12 h, com quantificação seletiva do MXS retido no estrato córneo (EC), folículos pilosos, e epiderme viável+derme (EP). As nanopartículas mostraram ser capazes de direcionar o MXS para os folículos pilosos, aumentando a sua retenção cerca de 1,38 vezes já na terceira hora de estudo e cerca de 2,06 vezes a partir da sexta hora de experimento quando comparado à penetração folicular do fármaco a partir da solução controle. Além disso, a concentração de fármaco no folículo permaneceu constante pelo menos até a décima segunda hora de experimento quando ele estava em sua forma nanoencapsulada. A formulação na forma de gel retardou a interação das partículas com o folículo piloso, restringindo sua ação carreadora. O sistema contendo as nanopartículas de quitosana carreando o MXS, portanto, mostrou-se como uma boa alternativa para a administração tópica do fármaco no tratamento da alopecia, pois foi capaz de promover uma liberação progressiva do fármaco e direcionada para os folículos pilosos. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

This work aimed to develop nanoparticles to incorporate minoxidil sulphate (MXS) as a strategy to target and sustain the release of the MXS to its site of action, the hair follicle, thus increasing the effectiveness and convenience of the topical treatment of alopecia. An analytical method for quantification of the MXS was validated by liquid chromatography (HPLC) according to the parameters of linearity, specificity/selectivity, precision, accuracy and limit of quantification, recommended by the Brazilian National Health Surveillance Agency (ANVISA). The method was linear, selective, precise and accurate between the concentrations of 0.5 μg/mL to 3.0 μg/mL. The chitosan nanoparticles containing MXS was obtained by the ionotropic gelation technique, varying the initial concentration of the chitosan solution, the concentration of the crosslinking agent tripolyphosphate (TTP), and the volumetric proportion of the polymer solution in retation to the solution of TPP. To ensure the best encapsulation efficiency of the drug into the nanoparticles, they were obtained by changing the proportions added of MXS in relation to that of polymer. The best conditions for preparation of the nanoparticles occurred when a solution of chitosan at 1.75 mg/mL was added to a 1.0 mg/mL TPP solution in a volumetric ratio of 5:2. The nanoparticles had an average diameter of 271.72 ± 59, 46 nm, polydispersity index (PDI) equal to 0.3 ± 0, 06, spherical shape and zeta potential of +46.16 ± 6,72 mV . The best ratio of polymer/drug was 1:1, (m/m) which showed encapsulation efficience of 73 ± 0, 29 %, average particle diameter equal to 235.5 ± 99, 92 nm and spherical shape. The suspensions of nanoparticles containing the drug were formulated as a hydrogel with the incorporation of 0.5% (w/v) Carbopol and its release rate and skin permeation was verified in vitro using diffusion cells fitted with hydrophilic membrane of cellulose acetate and porcine ear skin, respectively. The release flux was determined for 12 h for all formulations, and it was showed that the nanoparticles were able to reduce drug release in about 5-fold if compared to the diffusion of MXS from the control solution through the same membrane; either the drug incorporated into a gel or suspended in an aqueous vehicle. The permeation of the drug through the skin was examined in vitro in periods of 3h , 6h , 9h and 12h, with selective quantification of MXS retained in the stratum corneum (SC), hair follicles, and viable epidermis + dermis (EP). The nanoparticles were shown to be able to target the MXS to the hair follicles, increasing its retention about 1.38-fold already in the third hour of study and about 2.06-fold from the sixth hour of the experiment when compared to follicular penetration of the drug from the control aqueous solution. In addition, the drug concentration in the follicle remained constant at least until the twelfth hour of the experiment when the nanoencapsulated drug was applied on skin. The formulation in the gel form delayed the interaction of particles with the hair follicle, restricting its target action. The system containing chitosan nanoparticles loading the MXS therefore proved to be a good alternative for topical administration of the drug in the treatment of alopecia because it was able to promote a progressive drug release and targeted the MXS to the hair follicles.