Sistemas de liberação controlada de medicamentos : efeitos da geometria de dispositivos encapsulados porosos nas taxas de difusão de fármacos

Abstract

A simulação computacional e a modelagem matemática de liberação de fármacos são campos de estudo de enorme potencial na inovação científica e, em particular, na pesquisa e desenvolvimento de novas drogas. O desenvolvimento de fármacos demanda intensos esforços experimentais dos fenômenos de liberação, difusão, absorção e farmacocinética, cujos custos e tempo de execução podem ser substancialmente reduzidos com o uso de modelos computacionais. Ainda, a segurança e a eficácia, particularmente de drogas potentes e de estreita janela terapêutica, podem ser mais bem asseguradas por meio da utilização de mecanismos otimizados de liberação controlada, onde, portanto, contextualizam-se especialmente os Sistemas de Liberação Controlada (SLC) de fármacos. Neste trabalho revisamos a literatura acerca da modelagem computacional da liberação controlada de fármacos, incluindo trabalhos de Takeru Higuchi, Nicholas A. Peppas, Kosmas Kosmidis, J. Siepmann, Peppas, Rafael Villalobos, Gomes Filho, dentre outros. Realizamos investigações computacionais sobre estes sistemas usando simulações de Monte Carlo de modelos em rede, ajustados especificamente para dispositivos de liberação fármacos com membranas porosas. As curvas de liberação destes sistemas foram ajustadas à distribuição de Weibull. Nosso estudo dá continuidade às investigações realizadas anteriormente por Gomes Filho, onde a relação entre os parâmetros da função de Weibull e algumas características físicas do sistema (tamanho, porosidade, dimensionalidade) foram observadas em cápsulas porosas unidimensionais, quadradas e cúbicas. Prosseguimos o estudo, entretanto, modelando computacionalmente o comportamento da liberação controlada em dispositivos encapsulados com membranas porosas e em geometrias distintas, avaliando o efeito de distorção em cápsulas em duas e em três dimensões, com o objetivo de verificar os efeitos da distorção sobre os parâmetros de liberação. Verificamos que nos dispositivos simulados há um comportamento característico de liberação, com formato análogo resultante das simulações para diferentes tamanhos de cápsulas, independentemente da dimensionalidade. A modificação da porosidade também não altera a forma das curvas de liberação. Foram avaliados ainda os efeitos da variação da porosidade sobre os parâmetros τ e b do ajuste de Weibull em cápsulas bidimensionais e tridimensionais distorcida, bem como o comportamento dos parâmetros τ e b do ajuste de Weibull, onde nas varreduras de distorção de cápsula de dispositivos simulados em que restou constatado que o parâmetro τ apresenta um comportamento de possível convergência mediante o aumento da distorção, ao passo que o parâmetro b pouco varia, com flutuação basicamente na segunda casa decimal. É importante ressaltar que este trabalho contribui para a consolidação dos processos de modelagens mais detalhados, podendo ser utilizado como arcabouço teórico inicial em modelagens que permitam, futuramente, prever se dispositivos farmacêuticos encapsulados porosos atendem às janelas terapêuticas necessárias para seu uso medicinal.