Utilizarea mineralelor argiloase și a altor substanţe anorganice în industria farmaceutică

Lăcrămioara Ochiuz; Maria Ignat; Diana  Guranda; Eugen Diug

FARMACOLOGIE

Utilizarea mineralelor argiloase și a altor substanţe anorganice în industria farmaceutică

Use of clay minerals and other inorganic substances in the pharmaceutical industry

Lăcrămioara Ochiuz, Maria Ignat, Diana Guranda, Eugen Diug

Data publicării: 08 Noiembrie 2017
Editorial Group: MEDICHUB MEDIA
10.26416/FARM.178.5.2017.1213

Abstract

The present paper provides information on the chemical composition and role of the main clay minerals and inorganic substances in the pharmaceutical industry. Clay minerals have become an important type of pharmaceutical raw materials, due to their various uses, ranging from use as miraculous soils with anti-inflammatory, analgesic and revitalizing effects to the use as drug carriers. Zeolite clays are currently regarded as being high technology materials with multiple biomedical applications. The research on silicate zeolites brings more and more unexpected results which are of great interest for the development of modified release drug-delivery systems. Therefore, zeolite clays should be considered materials that could shape the future.

Keywords

clayzeolitspharmaceutical raw materialsmodified drug delivery systems

Rezumat

În această lucrare sunt prezentate informații privind compoziția chimică și rolul principalelor minerale argiloase și a unor substanțe anorganice în industria farmaceutică. De la pământul miraculos cu efecte antiinflamatoare, analgezice și revitalizante până la utilizarea ca suporturi de încărcare cu substanțe medicamentoase, mineralele argiloase au ajuns să fie o categorie importantă de materii prime farmaceutice. Argilele zeolitice sunt considerate, în prezent, materiale de tehnologie înaltă, având multiple aplicații biomedicale. Cercetările asupra zeoliților silicatici evidențiază rezultate tot mai surprinzătoare și de mare interes pentru dezvoltarea sistemelor terapeutice cu cedare modificată a substanțelor medicamentoase, ceea ce determină ca argilele zeolitice să fie considerate materialele viitorului.

Cuvinte Cheie

argilă zeoliți materii prime farmaceutice sisteme cu cedare modificată

Introducere

Încă din Antichitate, materialele argiloase au fost citate în diverse scrieri și utilizate pe scară largă pentru proprietățile lor tămăduitoare. Odată cu trecerea timpului și evoluția științei, aceste materiale au fost intens studiate, astfel încât, în prezent, sunt bine cunoscute atât sub aspectul compoziției, cât și al proprietăților fizico-chimice și terapeutice. Din cele aproape 4500 de minerale cunoscute, doar aproximativ treizeci sunt utilizate în industria farmaceutică și în industria cosmetică.
Majoritatea substanțelor minerale utilizate în prezent sunt analogi sintetici, întrucât în general este mai economic să se sintetizeze minerale decât să se extragă și să se purifice mineralele naturale. Mineralele argiloase (filosilicații) sunt o excepție notabilă, deoarece sinteza lor este dificilă și costisitoare, în timp ce unele minerale naturale, precum calcitul sau halitul, sunt utilizate din surse naturale de unde se pot extrage fără costuri mari.
În prezenta lucrare ne-am propus să prezentăm principalele substanțe anorganice, inclusiv mineralele anorganice utilizate în industria farmaceutică modernă, în diverse scopuri, de la agenți de pigmentare la suport de încărcare și administrare a unor substanțe medicamentoase în studiile de dezvoltare a sistemelor terapeutice cu cedare modificată a principiilor active.

Tabelul 1 Compoziția chimică și denumirea principalelor minerale argiloase

Figura 1. Corelația dintre compoziția chimică și culoarea mineralelor argiloase

Minerale argiloase – tipuri și compoziție chimică

În general, compoziția chimică a mineralelor argiloase este uniformă și reflectă aspectul lor mineralogic, fiind formate din următoarele substanțe: Al2O3, MgO, Fe2O3, SiO2, FeO, MnO, TiO2, CO2, H2O. Variabilitatea compoziției chimice a argilelor este reflectată și în culoarea acestora, după cum se observă în figura 1.
Fierul are un rol principal în determinarea culorilor, prin compușii care conțin una dintre cele două stări de valență ale sale. Argilele roșii conțin întotdeauna Fe3+ sub formă de hematit, cele verzi, negre și cenușii conțin Fe2+ în compuși de tipul cloritului. Creșterea cantității de apă în argile și a proporției de aluminosilicați lipsiți de fier imprimă rocilor culoarea albă (tabelul I)(1,2).
Dintre celelalte minerale argiloase care se regăsesc în argile, amintim: turmalina-silicat de aluminiu, sodiu, magneziu și bor, care prezintă variații de negru, brun și verde; oxizii și hidroxizii de fier, numiți hematit și magnetit, colorați în brun-închis spre negru; pirita, de culoare galbenă, și cuarțul alb(3).
Argila verde conține elemente fiziologice, siliciu, aluminiu, oxizi de fier, magneziu și calciu, fiind bogată în oligoelemente. Acest mineral poate fi administrat atât intern, cât și extern, sub formă de mască sau creme cu efect de curățare a pielii.
Argila roșie este un amestec natural format din peste 70 de tipuri de minerale argiloase, printre care ilit, caolinit și smectită. Prezintă o culoare roșie datorată oxidării ferice și are o structură sub formă de foi. Prezintă proprietăți antibacteriene, ajută la reducerea acneei, îmbunătățește circulația și ameliorează procesele inflamatorii. Este benefică prin efectele sale de exfoliere și menținere a elasticității pielii. Totuși, este doar un produs pentru administrare externă.
Argila albastră conține ioni de argint, datorită cărora această argilă prezintă proprietăți antimicrobiene, fiind folosită în preparatele de uz extern cu acțiune antibacteriană.
Argila albă este una dintre cele mai cunoscute argile, fiind identificată și sub denumirea de caolin. Acest tip de argilă are un conținut redus de oligoelemente. Argila albă este folosită extern prin introducerea în produse cosmetice și de machiaj, dar și sub formă de pudră de talc pentru nou-născuți, datorită proprietăților absorbante pe care le posedă.
Argila roz este obținută prin amestecarea caolinului alb și roșu, fiind destinată utilizării în cosmetică. Argila roz este mai bogată în oligoelemente, comparativ cu argila albă. Prezintă o structură stratificată sub formă de benzi, ceea ce îi conferă o mare putere de absorbție și în același timp elasticitate. Este destinată obținerii de măști și preparate cosmetice pentru tenuri sensibile și fragile.
Minerale argiloase și substanțe anorganice utilizate ca excipienți în industria farmaceutică
Excipienții sunt substanțe mai mult sau mai puțin inerte, care determină consistența, forma și masa preparatelor farmaceutice. Excipienții sunt folosiți în preparatele farmaceutice pentru optimizarea caracteristicilor organoleptice (de exemplu, corectori de aromă, de culoare etc.), dar și pentru îmbunătățirea proprietăților fizico-chimice și farmacotehnice (de exemplu, agenții de emulsionare, îngroșare, antiaglomerare etc.) – tabelul 2.
Din literatura studiată referitoare la mineralele utilizate în industria farmaceutică rezultă principalele caracteristici pe care trebuie să le îndeplinească aceste substanțe, dintre care menționăm inocuitatea, capacitatea mare de absorbție, suprafața specifică, capacitatea de umflare, proprietățile tixotrope și coloidale(4,5).
Substanțe utilizate ca lubrifianți – pentru a facilita obținerea comprimatelor, adesea este necesar să se adauge un lubrifiant în formularea farmaceutică. Talcul este utilizat pe scară largă ca lubrifiant. Fiind neacoperite, straturile de mineral argilos sunt menținute împreună prin forțe slabe Van der Waals, permițându-le să alunece unele peste altele. Acțiunea de lubrifiere a talcului previne aderența pulberii la pistoane, facilitând comprimarea amestecului de pulbere în matriță și eliberarea comprimatelor.
Deshidratanții sunt folosiți pentru a menține preparatele farmaceutice uscate și ajută la conservarea lor. De asemenea, aceștia previn dezagregarea sau decaparea comprimatelor. Fiind higroscopici, anhidritul și periclazul sunt deshidratanți potriviți pentru preparatele farmaceutice solide, cu toate că încorporarea anhidritului nu este recomandată pentru formulările care sunt administrate pe cale orală.
Agenții dezagreganți sunt esențiali în formularea preparatelor solide cu administrare internă, fiind direct responsabili de eliberarea substanței medicamentoase. Smectita, sepiolitul, calcitul și magnezitul sunt de obicei utilizați ca agenți de dezagregare. Smectita favorizează eliberarea ingredientului activ, deoarece particulele sale se pot umfla în apă și se descompun rapid în mediul acid al stomacului. Sepiolitul favorizează dezagregarea, deoarece conține fibrele hidrodispersabile, în timp ce calcitul și magnezitul se dezagregă la pH ~ 2, cu eliberare de CO2.
Multe tipuri de minerale (smectită, sepiolit, caolinit, talc, ghips, hidroxiapatită, periclaz, calcit, magnezit) pot fi utilizate ca diluanți sau lianți în preparate farmaceutice, datorită biocompatibilității și proprietăților farmacotehnice optime. Adăugarea unui diluant sau a unui liant, de asemenea, facilitează compactarea granulelor și comprimatelor. Unii diluanți și lianți, cum ar fi periclazul, calcitul și magnezitul, sunt adăugați pentru a crește pH-ul din stomac. Unele minerale argiloase laminare (smectita) și fibroase (sepiolitul) sunt deosebit de utile ca stabilizatori, datorită proprietăților lor tixotrope(6).
Pigmenții sunt folosiți pentru a îmbunătăți proprietățile organoleptice ale produselor farmaceutice solide sau lichide. Acest parametru de lucru se aplică preparatelor cu o culoare neplăcută și/sau care prezintă eterogenitate cromatică și prin urmare sunt dificil de administrat, în special pe cale orală. În plus, pigmenții oferă opacitate preparatelor și, prin urmare, pot contribui la stabilitatea lor în cazul în care substanțele medicamentoase sunt fotosensibile.
Mineralele colorate, cum ar fi zincitul, calcitul, rutilul, hematitul, magnetitul, maghemitul și goetitul, sunt utilizate ca pigmenți. Oxizii de fier pot fi galbeni, roșii, bruni sau negri, în funcție de mărimea și forma particulelor, dar și de cantitatea de apă cu care sunt combinate. Zincitul alb este utilizat în mod obișnuit ca pigment, opacifiant și pentru acoperirea comprimatelor. Rutilul natural este roșu, brun-roșcat sau negru. Cu toate acestea, analogul sintetic este alb și este cunoscut în industria farmaceutică sub numele de „culoarea E171“. Datorită indicelui său de refracție ridicat (n=2,70) rutilul sintetic conferă o opacitate mare a produsului(7).
Emulgatori, agenți de îngroșare și antiaglomerare – acești agenți sunt utilizați în preparate farmaceutice lichide cu administrare orală sau topică, pentru a evita separarea componentelor și pentru a preveni formarea unui sediment care ar fi dificil de redispersat.
Datorită caracteristicilor coloidale și proprietăților tixotrope, smectita, sepiolitul, caolinitul și talcul sunt utilizate pe scară largă ca agenți de îngroșare și antiaglomerare. Comportamentul reologic al caolinitului este puternic influențat de morfologia particulelor(8). În suspensii de sepiolit, fibrele pot forma o structură tridimensională interconectată, care este stabilă chiar și în prezența unor concentrații ridicate de electroliți. Halitul și silvitul pot fi folosiți, de asemenea, ca emulgatori, agenți de îngroșare și antiaglomerare, deoarece ionii Na+ și K+ pot controla dimensiunea micelei(9).
Aromatizanții sunt folosiți în preparatele farmaceutice pentru a masca aroma sau gustul neplăcut al unor substanțe active formulate în preparate farmaceutice de uz oral. Datorită capacității de adsorbție și suprafeței specifice mari, mineralele argiloase ca smectita și sepiolitul sunt principalele minerale utilizate drept corectori de aromă.
Substanțe minerale utilizate ca principii active în diverse produse farmaceutice
Mineralele cu rol de substanțe active sunt formulate în principal în produse farmaceutice de uz intern sau extern și doar în cazuri excepționale în produse parenterale.
Activitatea terapeutică a acestor minerale este controlată de proprietățile lor fizico-chimice, precum și de compoziția lor chimică. De exemplu, mineralele care reacționează cu acizii pot fi administrate ca antiacide. Acestea sunt, de asemenea, eficiente ca antidiareice, laxative osmotice orale, deoarece în reacție cu acidul clorhidric din stomac eliberează cationii disponibili pentru absorbție la nivel gastric și/sau intestinal. Aceste minerale cu o capacitate mare de adsorbție și o suprafață specifică mare pot, de asemenea, să acționeze ca protectoare gastrointestinale și dermatologice. În plus, mineralele cu o capacitate mare de retenție de căldură pot fi administrate ca antiinflamatoare, în timp ce unele substanțele minerale au acțiune antiseptică, astringentă sau keratolitică.
Mineralele cu un indice de refracție ridicat pot fi folosite ca protectoare solare.

Tabelul 2 Minerale argiloase și substanțe anorganice minerale utilizate ca excipienți farmaceutici

Substanțe cu acțiune antiacidă

Aciditatea gastrică cauzată de hipersecreția de acid clorhidric în stomac poate fi redusă în mod eficient prin administrarea orală de antiacide nonsistemice. Mineralele pot funcționa ca antiacide prin două mecanisme: (a) neutralizarea acidului gastric și (b) adsorbția de ioni H+ la situsuri de suprafață, ceea ce duce la descompunerea mineralelor. În ambele cazuri, mineralele trebuie să fie formate din ioni biocompatibili. Neutralizarea acidului crește pH-ul fluidului gastric de la 1,5-2 la ≥7, în funcție de tipul de mineral. Minerale cu acțiune antiacidă sunt calcit, magnezit, periclaz, brucit, gibsit, hidrotalcit. Acestea pot fi formulate sub formă de comprimate, suspensii sau pudre.
Protectoare gastrointestinale
Efectul unui ulcer peptic este reducerea grosimii membranei mucoasei gastrointestinale. Pe măsură ce grosimea membranei mucoasei se diminuează, activitatea mucolitică a enzimelor gastrice se intensifică, necesitând aplicarea de minerale absorbante. Pentru a avea efect, aceste minerale trebuie să aibă suprafață specifică mare și capacitate mare de absorbție. Mineralele utilizate ca protectoare gastrointestinale includ hidroxizi și minerale argiloase (de exemplu, sepiolit, caolinit, smectită). Prin aderarea la mucoasele gastrică și intestinală, aceste minerale diminuează iritarea și secreția gastrică, elimină gazele, toxinele, bacterii, chiar și virusuri(10). Acestea acționează ca protectoare gastrice prin creșterea vâscozității și stabilității mucusului gastric și reducerea degradării glicoproteinelor în mucus(11,12). Întrucât aceste minerale pot să elimine enzime, vitamine și alte substanțe vitale, administrarea lor în regim cronic nu este recomandată.

Antidiareice

Diareea are o etiopatologie diversă, de la infecții bacteriene intoxicații până la absorbție intestinală deficitară a nutrienților. Majoritatea medicamentelor antidiareice acționează prin reducerea cantității de lichid care ajunge în colon din intestinul subțire. Mineralele folosite ca antidiareice trebuie să aibă o suprafață specifică și o capacitate de absorbție mare. Pe lângă eliminarea excesului de apă și compactarea materiilor fecale, antidiareicele eficiente pot absorbi gazele în exces din tractul digestiv. Mineralele argiloase, cum ar fi caolinit, sepiolit și smectită, sunt utilizate pe scară largă ca antidiareice. Înainte de utilizare, sepiolitul și smectita sunt în mod normal „activate“ prin încălzire sau tratament cu acid, pentru a le spori capacitatea de absorbție și prin urmare eficiența antidiareică. Trebuie menționat faptul că aceste minerale argiloase, cu excepția caolinitului, pot suferi degradare parțială în mediul acid al stomacului. Silicagelul produs are o capacitate mare de absorbție și poate contribui la acțiunea antidiareică. Utilizarea pe termen lung a mineralelor argiloase antidiareice nu este recomandată, din cauza riscului de formare a calculilor renali silicați.
Laxative orale osmotice
Mineralele utilizate ca laxative orale conțin ioni de Ca²+ sau Mg²+ și au o solubilitate ridicată în apă sau acid clorhidric. Dintre mineralele cu efect laxativ osmotic menționăm mirabilitul, epsomitul, periclazul, brucitul și magnezitul. Ionii de sodiu și magneziu își exercită acțiunea terapeutică după dizolvare în fluidele fiziologice de la nivel gastric și ulterior în intestinul subțire, unde cresc presiunea osmotică a conținutului enteral. Aceasta face ca apa să treacă din plasma sangvină prin peretele intestinului, pentru a restabili echilibrul osmotic. Ca urmare, există o creștere în volum considerabilă a conținutului intestinului care, la rândul său, stimulează peristaltismul gastrointestinal. Intensitatea acțiunii laxative depinde de solubilitatea mineralului, concentrația cationilor în lichidul intestinal, viteza de absorbție a cationilor și presiunea osmotică pe care o exercită. Activitatea laxativă a mineralelor scade în ordinea: mirabilit> epsomit>periclaz>brucit>magnezit.

Substanțe cu acțiune emetică

Fiind absorbite și distribuite prin plasmă, emeticele pot acționa direct asupra terminațiilor nervoase ale stomacului sau indirect în centrul vomei. Calcantitul, goslaritul și zincositul au fost utilizate ca emetice. Ele conțin ioni de Cu²+ și Zn²+, sunt foarte solubile în apă și acționează direct. Acești cationi irită mucoasa gastrică și stimulează centrul vomei. Când vărsăturile sunt întârziate, totuși, ionii se pot deplasa către intestin, provocând colici intestinali și diaree. Din acest motiv, aceste minerale nu sunt folosite la fel de mult ca în trecut pentru a trata intoxicații acute(13). De asemenea, calcantitul este util ca antidot în intoxicații cu fosfor.

Protectoare cutanate

Substanțele minerale cu capacitate mare de absorbție sunt folosite ca protectoare dermatologice. Cu toate acestea, mineralele fibroase (sepiolit) sunt excluse, din cauza posibilului efect cancerigen(14). Mineralele adecvate sunt caolinit, talc, smectită, zincit, hidrozincit și rutil. Aceste minerale pot adera pe piele pentru a forma un film care oferă protecție mecanică împotriva agenților fizici și chimici externi. Substanțele minerale pot avea efect răcoritor prin îndepărtarea exsudațiilor pielii și prin crearea unei suprafețe pentru evaporare. În plus, ele exercită o acțiune antiseptică blândă prin crearea unui mediu uscat (acțiune sicativă) nefavorabil dezvoltării microorganismelor patogene.

Substanțe cu acțiune keratolitică

Reductoarele keratolitice acționează pe stratul cornos superficial al epidermei, reducând grosimea acesteia sau provocând descuamarea ei. Ele sunt folosite pentru a trata unele afecțiuni cutanate, cum ar fi dermatita seboreică, psoriazisul, eczemele cronice sau acneea. Sulful și greenockitul sunt reductori keratolitici eficienți. Sulful a fost folosit pe scară largă în dermatologie pentru efectul său keratolitic și pentru presupusul său efectul său antimicrobian. Efectul keratolitic al sulfului este, probabil, datorat reacției dintre sulf și cisteină în keratinocite cu formare de hidrogen sulfurat. Hidrogenul sulfurat poate descompune keratina, demonstrând astfel activitatea keratolitică a sulfului. Cu cât dimensiunea particulelor este mai mică, cu atât intensitatea acestei interacțiuni este mai mare și, în egală măsură, și eficiența terapeutică. Efectul antimicrobian presupus depinde de conversia sulfului la acid pentanoic, care este toxic pentru fungi. Sulful are un efect inhibitor asupra creșterii Propionibacterium acnes, Sarcoptes scabia, unii streptococi și Stafilococcus aureus. Această activitate antibacteriană se pare că rezultă ca urmare a inactivării grupării sulfhidril din sistemele enzimatice bacteriene(15,16).

Ecrananți solari

Mineralele utilizate ca protectori solari trebuie să aibă un indice de refracție mare și proprietăți bune de difuzie a luminii. Rutilul și zincitul îndeplinesc aceste cerințe. Cu toate acestea, rutilul natural nu este utilizat, fiind înlocuit de analogul său sintetic numit ilmenit. Dioxidul de titan sintetic este alb și are un indice de refracție foarte ridicat (n=2,70). Acest mineral este un protector solar excelent, deoarece reflectă radiațiile ultraviolete atunci când este aplicat pe piele în strat fin. De asemenea, este mai eficient față de alți compuși organici fotosensibili, datorită stabilității ridicate împotriva fotodegradării. Capacitatea mineralului de difuzie a luminii este controlată de dimensiunea particulelor. De exemplu, dioxidul de titan cu o dimensiune medie a particulelor de 230 nm difuzează lumina vizibilă, în timp ce omologul său cu o dimensiune medie a particulelor de 60 nm difuzează lumina ultravioletă și reflectă lumina vizibilă(17). Principalul dezavantaj al utilizării dioxidului de titan este acela că după aplicare rezultă un efect rezidual alb vizibil. Unguentele de protecție solară transparente utilizează în prezent TiO2 cu o dimensiune a particulelor foarte mică. O dimensiune a particulelor de 50 nm este considerată optimă(18). Menționăm că zincitul este utilizat ca protector solar, deoarece proprietățile sale fizice sunt similare cu ale dioxidului de titan, cu toate că indicele său de refracție este mai mic.
Substanțe minerale zeolitice utilizate ca matrice-gazdă la prepararea sistemelor terapeutice cu cedare modificată
Interacțiunea substanță minerală – substanță organică poate sta la baza obținerii sistemelor terapeutice cu cedare controlată a substanțelor medicamentoase. În acest context, unele substanțele minerale sunt folosite în primul rând ca elemente de încărcare numite „gazde“ sau „matrici“ purtătoare de substanțe medicamentoase din diverse clase terapeutice(18). Datorită suprafeței specifice mari și a capacității de adsorbție smectita sepiolitul și zeoliții sunt foarte potriviți pentru a acționa ca sisteme de transport și de cedare a medicamentelor.
Argilele zeolitice sunt considerate la momentul actual materiale de tehnologie înaltă, având multiple aplicații convenționale și neconvenționale, astfel încât sunt cu certitudine și materialele viitorului.
Stilbitul este primul zeolit natural descoperit, de suedezul Cronstedt, în secolul al XVIII-lea, în timp ce prima sinteză de zeolit a fost realizată în secolul XX de către Barner, sub denumirea de zeolit A. Ulterior au fost sintetizați zeolitul B – gismondit, zeolitul C – sodalit, dar și zeolitul X, sub formă de impuritate în concentrație de 20% în zeolitul B(19,20).
Zeoliții sunt aluminosilicați cristalini microporoși hidratați, cu o rețea tridimensională de tetraedre [TO4] cu T=Si, Al, rețea care formează o structură rigidă deschisă care conține canale de dimensiuni variabile. Întrucât ordinul de mărime al dimensiunilor canalelor este egal cu cel al moleculelor, zeoliții sunt cunoscuți și sub denumirea de „site moleculare“.
Tetraedrele [SiO4] sunt neutre din punct de vedere electric, în timp ce tetraedrele [AlO4] au sarcină negativă, care imprimă întregii rețele un caracter anionic.
După natura elementelor care formează tetraedrele [TO4], prezentăm:
Zeoliți microporoși cu rețea de [SiO4] și [AlO4]:
- Cu raport Al/Si mic (zeoliți aluminoși);
- Cu raport Al/Si intermediar (zeoliți mediu silicioși);
- Cu raport Al/Si înalt (zeoliți înalt silicioși).
- Materiale microporoase cu rețea de tetraedre [SiO4], respectiv zeosili și clatrasili: silicalit-1, silicalit fluorurat, silicalit-2, TEA-silicalit, dodecasil, melanoflogit. Aceste materiale prezintă o suprafață complet hidrofobă, dar organofilă, ceea ce permite separarea moleculelor organice din amestec cu apa.

Materiale microporoase cu rețea de tetraedre ([AlO4] și [PO4]): familia AIPO-n și a derivaților MAPO-n și EIAPSO-n, în care M este un metal, iar EI este un element introdus în rețea prin substituție izomorfă.
Materiale microporoase zeolitice cu rețea de tetraedre [SiO4], [AlO4] și [PO4]: familia SAPO-n și derivații MAPSO-n și EIAPSO-n.
Materiale microporoase zeolitice cu rețea de tetraedre [SiO4], [AlO4], în care Si sau Al este substituit izomorf, parțial sau total cu Be(II), B(III), Fe(III), Ga(III), As(III), Cr(III).

În prezent sunt cunoscuți aproximativ 20 de zeoliți naturali, în timp ce prin sinteză au fost obținute peste 200 de tipuri structurale, cărora le corespunde un număr mult mai mare de zeoliți și site moleculare.
Având în vedere dezvoltarea tehnologiei de nanoparticule, materialele aduse la această nanoscară sunt din ce în ce mai studiate în domeniul formulării sistemelor terapeutice cu cedare modificată(21).
Prezentăm în continuare o serie de rezultate, selectate din literatura de specialitate, privind sisteme de cedare a medicamentelor obținute cu ajutorul nanoparticulelor de silice mezoporoasă.
Sisteme de cedare a medicamentelor pe bază de nanoparticule de silice mezoporoasă cu eliberare imediată
Multe medicamente hidrofobe au aplicații limitate, din cauza solubilității scăzute în apă, fapt care determină o absorbție redusă la nivelul tractului gastrointestinal a medicamentelor administrate pe cale orală(22). Recent, Zhang et al. au descoperit că silicea mezoporoasă îmbunătățește viteza de dizolvare și biodisponibilitatea moleculelor hidrofobe de telmisartan după administrare orală. Rezultatele au demonstrat că viteza de dizolvare a telmisartanului hidrofob folosind nanoparticule de silice mezoporoasă a fost îmbunătățită considerabil în comparație cu administrarea telmisartanului în stare liberă. Mecanismul responsabil de îmbunătățirea absorbției orale a fost studiat prin experimente de permeabilitate la nivelul colonului uman în celule canceroase. Rezultatele studiilor de permeabilitate au demonstrat că nanoparticulele de silice mezoporoasă au îmbunătățit semnificativ permeabilitatea telmisartanului și totodată absorbția pe cale orală(23).
Sisteme de cedare a medicamentelor pe bază de nanoparticule de silice mezoporoasă cu eliberare prelungită
În ultimul deceniu, cercetările farmaceutice sunt tot mai mult orientate spre dezvoltarea de forme farmaceutice cu eliberare prelungită, datorită avantajelor biofarmaceutice pe care le oferă aceste formulări. În această direcție de cercetare, sistemele de cedare a medicamentelor pe bază de silice mezoporoasă se încadrează în două grupe: materiale de silice nemodificate sau modificate. Eliberarea prelungită a medicamentelor folosind silice nemodificată poate fi realizată prin modificarea structurii porilor, diametrului porilor și dimensiunii particulei transportorului. Folosind materiale de silice modificată, interacțiunea dintre moleculele de medicament și grupările funcționale întârzie dizolvarea medicamentului din nanoparticulele silicate și permite o eliberare cât mai prelungită a medicamentului.
Sisteme de cedare la țintă pe bază de nanoparticule de silice mezoporoasă
Nanoparticulele de silice mezoporoasă cu dimensiunea particulelor cuprinsă în scala nanometrică se pot acumula în țesuturile tumorale datorită permeabilității optime și efectului de retenție, acționând astfel ca sisteme cu eliberare la țintă a principiului activ(24). De asemenea, peptidele, anticorpii și materialele magnetice pot fi conjugate pe silicea mezoporoasă. În procesul de direcționare, modificarea dimensiunii și a suprafeței particulei de silice mezoporoasă influențează major farmacocinetica și biodistribuția particulei. Acești parametri trebuie luați în considerare atunci când se urmărește obținerea unei eficiențe mari în cedarea la țintă, deoarece aceștia vor influența în mod direct stabilitatea particulei, timpul de circulație, acumularea tumorală, absorbția celulară și, nu în ultimul rând, efectul terapeutic.

Concluzii

Tendința actuală de întoarcere la natură se află la baza cercetărilor din ultimii ani efectuate asupra substanțelor minerale, în vederea exploatării lor atât ca excipienți farmaceutici cu diverse roluri, cât și ca substanțe medicamentoase.
De la pământul miraculos cu efecte antiinflamatoare, analgezice și revitalizante, mineralele argiloase au ajuns să fie un pilon important în industria farmaceutică. Mai puțin cunoscute, dar de o importanță majoră sunt utilizările acestor materiale în preparate dermatocosmetice – paste de dinți, deodorante, creme cosmetice. Totodată, cercetările asupra zeoliților silicatici evidențiază rezultate tot mai surprinzătoare și de mare interes pentru dezvoltarea sistemelor terapeutice cu cedare modificată a substanțelor medicamentoase, ceea ce determină ca argilele zeolitice să fie considerate materialele viitorului.

Mulțumiri. Finanțarea pentru realizarea acestui articol a fost obținută prin programul de Cooperări Bilaterale România – Moldova PN III, MEN – UEFISCDI, proiectul PN3-P3-227/2016.

Bibliografie

G. Ferraro, Manualul argilei, 1986.
D. Rădulescu, N. Anastasiu, Petrologia rocilor sedimentare, București, Editura Didactică și Pedagogică, 1979.
I. Timbuș, Miracolele tratamentelor cu rocă de argilă naturală, Editura Limes, ediția II, 2002..
D. Lefort, R. Deloncle, P. Dubois, Les mineraux en pharmacie, Geosciences 5, 2007 .
E. Galan, M.J. Liso, M. Forteza, Minerales utilizados en la industria farmaceutica. Boletin de la Sociedad Espaniola de Mineralogia 8, 1985 .
C. Viseras et al., Uses of clay minerals in semisolid health care and therapeutic poducts. Applied Clay Science 36, 200.
G. Lagaly, 1989, Ingredients of flow kaolin and bentonite dispersions. Applied Clay Science 4 .
C. McDonald, C. Richardson, 1981, The effect of added salts on solubilization by a non-ionic surfactant, Journal of Pharmacy and Pharmacology 33.
M.I. Carretero, M. Pozo, Clay and non-clay minerals in the pharmaceutical industry, 2009, Part I. Excipients and medical applications. Applied Clay Science 46.
M. T. Droy-Lefaix, F. Tateo, 2006, Clays and clay minerals as drugs, Handbook of Clay Science, Elsevier, Amsterdam.
A. Lopez Galindo, C. Viseras, 2004, Pharmaceutical and cosmetic applications of clays, Clay surfaces. Fundamentals and Applications, Elsevier, Amsterdam.
A. J. Leonard et al., 1994, Pepsin hydrolysis of the adherent mucus barrier and subsequent gastric mucosal damade in the rat: effect of diosmectite and 16, 16 dimethyl prostaglandin E2. Gastroenterologie Clinique et Biologique 8.
Del Amo, M. Mora, Programa y Resumen de las Lecciones de Materia Farmaceutica Mineral y Animal, Granada University, Spain.
M. I. Carretero et al., 2006, Clays and human health. In: Bergaya, F. Theng, B. K. G. Lagaly, Handbook of Clay Science. Elsevier, Amsterdam.
J. Shapiro, S. Maddin, 1996, Medicated shampoos. Clinics in dermatology 14.
A. N. Lin et al., 1988, Sulphur revisited. Journal of the American Academy of Dermatology 18 (3).
J.P. Hewitt, 1992, Titanium dioxide: a different kind of sunshield. Drug and Cosmetic industry 151 (3).
C. Aguzzi et al., 2007, Use of clays as drug delivery sistem: possibilities and limitations, Applied Clay Science 36.
D. W. Breck, 1974, Zeolite Molecular Steves N.Y., pag. 701..
C. W. Roberts, 1981, Speciality Chemicals, Production, Marketing and Applications, pag. 18..
Y. Wang, Q. Zhao, Y. Hu, L. Sun, L. Bai, T. Jiang, et al., Ordered nanoporous silica as carriers for improved delivery of water insoluble drugs: a comparative study between three dimensional and two dimensional macroporous silica. Int J Nanomedicine; 2013, 8.
Y. Hu, Z. Zhi, T. Wang, T. Jiang, S. Wang. Incorporation of indomethacin nanoparticles into 3-D ordered macroporous silica for enhanced dissolution and reduced gastric irritancy. Eur J Pharm Biopharm 2011;79.
Y. Zhang, J. Wang, X. Bai, T. Jiang, Q. Zhang, S. Wang. Mesoporous silica nanoparticles for increasing the oral bioavailability and permeation of poorly water soluble drugs. Mol Pharm 2012;9.
L. Tang, N.G. Gabrielson, F.M. Uckun, T.M. Fan, J. Cheng. Size-dependent tumor penetration and in vivo efficacy of monodisperse drug–silica nanoconjugates. Mol Pharm 2013;10.

Articole din ediția curentă

SUPLIMENT TERAPIA AFECŢIUNILOR GASTROINTESTINAL

Ulcerul gastric

Magdalena Mititelu, Elena Morosan, Ana Corina Ioniță, Denisa Udeanu

Ulcerul gastric (UG) și ulcerul duodenal (UD) reprezintă întreruperi circumscrise, unice sau multiple ale continuității peretelui gastric sau duodenal, însoțite de o reacție fibroasă, începând de la mucoasă și putând penetra până la seroasă. Ulcerele apar atunci când mucoasa stomacului sau a duodenului este i...

Citește mai departe »

SUPLIMENT TERAPIA AFECŢIUNILOR GASTROINTESTINAL

Tratamentul farmacologic al afecţiunilor tractului gastrointestinal superior legate de hiperaciditate și ulceraţii

Cristian Daniel Marineci, Oana-Cristina Şeremet, Mirela Voicu, Emil Ștefănescu

Farmacistul trebuie să fie capabil să ghideze automedicația pirozisului și a altor simptome dispeptice ale pacientului său. Deoarece tot mai multe medicamente care atenuează aceste simptome sunt dispo...

Citește mai departe »

CERCETARE

Mena Q7® (vitamina K2 naturală) – peste 30 de ani de cercetări știinţifice

Carmen Ponoran

Vitamina K2 naturală și sănătatea oaselor Este un fapt dovedit că persoanele care suferă atât de boli cardiovasculare, cât și de osteoporoză prezintă o lipsă de calciu. Calciul a fost găsit depozitat pe pereții vaselor de sânge – rezultând artere rigide și fragile –, fiind insuficient în oase și afectând ast...

Citește mai departe »

Articole din edițiile anterioare

FARMACOLOGIE

AINS topice, tratament de primă linie pentru durerile musculare și articulare

Adriana-Elena Tăerel

Medicamentele care conțin antiinflamatoare nesteroidiene (AINS) sunt frecvent utilizate la nivel mondial pentru efectele antiinflamatoare și analgezice. Studiile arată că AINS reprezintă 60% dintre medicamentele analgezice eliberate fără prescripție medicală în Statele Unite ale Americii. Cu toate acestea, pe...

Citește mai departe »

TEHNOLOGIE FARMACEUTICĂ

Actualităţi în tehnologia învelişurilor capsulelor tari

Eliza Grațiela Popa, Carmen Gafițanu, Monica Creţan Stamate, Alexandra Bujor, Moussa Sha’at, Lăcrămioara Ochiuz

Forma farmaceutică de capsule datează încă de la începutul secolului al XIX-lea, primul brevet fiind înregistrat în anul 1834 de către F.A. Barnabe Mothes, un tânăr francez student la farmacie, cu sco...

Citește mai departe »

TEHNOLOGIE FARMACEUTICĂ

Aplicaţii farmaceutice ale ciclodextrinelor

Carmen Gafițanu, Eliza Grațiela Popa, Andreea Crețeanu, Lăcrămioara Ochiuz

Ciclodextrinele sunt oligomeri ciclici obţinuţi din degradarea enzimatică a amidonului. Ciclodextrinele au o structură specială compusă dintr-o cavitate hidrofobă în care pot fi incluse diferite substanţe medicamentoase ...

Citește mai departe »