Avaliação da segurança e da viabilidade tecnológica de nanofibras de celulose de caule de tabaco como insumo farmacêutico

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Garcia, Keth Ribeiro
• Orientador(a): Koester, Leticia Scherer
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Insumos farmacêuticos
• Palavras-chave em Inglês: Nanocellulose; Tobacco stalk; Pharmaceutical ingredient; Toxicity; Fluidized bed granulation
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/282367

Derivados celulósicos como a nanocelulose vêm se destacando e gerando interesse contínuo em diversas áreas devido a sua versatilidade e alto valor agregado. Na tecnologia farmacêutica, as nanofibras de celulose (NFC) de resíduos agroindustriais surgem como uma importante alternativa aos excipientes tradicionais. O caule de tabaco se apresenta como um material rico em celulose tornando-se uma alternativa sustentável a ser explorada como fonte de nanofibras de celulose. Sendo assim, a presente tese prioriza a sustentabilidade, a utilização de materiais que seriam descartados para obtenção de novos produtos. Primeiramente, foi realizada uma análise sobre o panorama atual de patentes abrangendo um período de 12 anos envolvendo propriedades intelectuais relacionados a nanocelulose em produtos farmacêuticos. As patentes foram divididas por clusters e separadas em dois principais grupos: (i) NFC+NC (sinônimos de nanocelulose) e (ii) BNC (nanocelulose bacteriana). As patentes dentro desses grupos foram classificadas em cinco grandes áreas de acordo com sua aplicação. O cluster de design e manufatura representou 50% e 35,5% das patentes para os grupos compostos por nanocelulose (NFC+NC) e nanocelulose bacteriana (BNC), respectivamente. O cluster referente aos “sistemas de cultura celular e tecnologia celular” representaram 13,4% das patentes pesquisadas apenas para o grupo NFC+NC. Na sequência, o cluster de drug delivery mostrou que 17,9% e 35,5% das patentes pertenciam aos grupos NFC+NC e BNC. O grupo referente à “tratamento de feridas” forneceu 11,6% das patentes para o grupo NFC+NC e 6,5% para o BNC. Por fim, o grupo de “engenharia de tecidos” classificou 7,1% e 22,6% das patentes NFC+NC e BNC. Como segunda abordagem, a possibilidade de utilização das NFC de caule de tabaco na produção de formas farmacêuticas orais trouxe consigo a preocupação com a segurança do material devido aos conhecidos efeitos deletérios do tabaco à saúde. Portanto, um estudo em modelo animal foi realizado para estabelecer a segurança das NFC de caule de tabaco para posterior uso como um “novo” ingrediente farmacêutico. Os resultados do ensaio de toxicidade aguda (Up and Down) realizado em ratas Wistar, mostraram que as NFC de caule de tabaco não apresentaram toxicidade ao utilizar doses de 175, 550, 1750 e 5000 mg.kg-1. No teste de toxicidade subcrônica de dose repetida (28 dias), os resultados mostraram que as NFC não causaram mortalidade ou sinais de toxicidade em ratas Wistar quando foram utilizadas doses de 500, 2500 e 5000 mg.kg-1. Assim, devido à aparente ausência de efeitos adversos nas avaliações hematológica, bioquímica e histopatológica, a extrapolação dos resultados para humanos sugere que as NFC de caule de tabaco devam ser relativamente seguras para uso nas doses testadas. Esse resultado positivo abriu perspectivas para propor seu uso como potencial insumo farmacêutico. Por fim, com a determinação da segurança das NFC de caule de tabaco, uma abordagem tecnológica para aplicação das NFC foi possível. O comportamento gel-like das NFC foi explorado e utilizado como agente aglutinante em processo de granulação em leito fluidizado. Os resultados foram comparados com a povidona (PVP), um aglutinante amplamente utilizado na indústria. Dessa forma, ao comparar o uso de NFC e PVP como agentes aglutinantes, foi possível mostrar que a dispersão de NFC apresentou viscosidade semelhante à dispersão de povidona, mesmo em diferentes concentrações. Foram produzidos grânulos com propriedades de fluxo fraca, baixa umidade e altos rendimentos. Além disso, a friabilidade granular apresentou para todos os grânulos, exceto para THP-NFC, uma perda de massa na faixa de 20% após 10 min de rotações. Os resultados representam a análise de três lotes diferentes e revelam que a povidona e as nanofibras de celulose diferem quimicamente entre si e apresentam mecanismos de interação distintos que podem ser influenciados pela presença do fármaco. Este resultado positivo contribuiu para uma análise comparativa tanto das questões morfológicas quanto das propriedades de fluxo dos grânulos obtidos. Em conclusão, a presente tese compilou as patentes mais recentes quanto ao uso da nanocelulose em produtos farmacêuticos e possibilitou a compreensão do avanço deste biomaterial como uma tendência promissora para o desenvolvimento de um futuro mais verde. A avaliação de segurança in vivo revelou o aspecto não-tóxico ou minimamente tóxico das NFC de caule de tabaco e se mostrou como uma alternativa sustentável e segura para uso como insumo farmacêutico nas doses experimentadas e compatíveis com o uso proposto. Sendo assim, o processo tecnológico de granulação em leito fluidizado proporcionou o uso das NFC de caule de tabaco como agente aglutinante e os resultados obtidos são um indicativo favorável da atuação dessas nanofibras como um aglutinante ecologicamente correto em substituição a um material amplamente utilizado.