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O desenvolvimento experimental e simulação computacional de materiais poliméricos naturais utilizados como sistemas de entrega de fármacos constitui um exemplo de investigação multidisciplinar na área de Química Medicinal. O objetivo é o desenvolvimento de novos materiais porosos provenientes de materiais naturais, tais como os obtidos a partir de vários materiais celulósicos. A utilização de ferramentas computacionais avançadas e métodos de análise de imagem têm como objetivo otimizar as propriedades do sistema de entrega de fármacos e adequar o mesmo às diversas aplicações terapêuticas. Foram produzidos, laboratório, vários materiais com fibras de celulose distintas e caracterizaram-se utilizando imagens obtidas por Microscopia Eletrónica de Varrimento (MEV), recorrendo a uma preparação das amostras que possibilitou a fixação da estrutura porosa e uma metodologia de tratamento de imagem sistemática e com critérios de validação bem definidos. Utilizaram-se ferramentas computacionais avançadas para produzir os mesmos materiais computacionalmente. A utilização de simulações computacionais validadas experimentalmente permite a otimização das propriedades estruturais 3D determinantes no transporte de medicamentos, tais como a porosidade, volume de penetração, espessura, entre outras. Sendo assim, podem projetar-se materiais porosos a partir de materiais poliméricos naturais provenientes de celulose. Esta será uma etapa determinante no processo de desenvolvimento de sistemas de entrega de fármacos que utilizem a celulose na escala nano, de forma a otimizar o transporte e a libertação controlada de fármacos. Os resultados incluem a obtenção de celulose nanofibrilada por desconstrução da vegetal e a sua utilização num sistema de entrega de fármacos, estudo comparativo da cinética de libertação da molécula terapêutica Diclofenac a partir dos sistemas de entrega de fármacos produzidos em laboratório e simulação computacional de estruturas 3D formadas e análise dos parâmetros que influenciam a porosidade da estrutura. Pode concluir-se que o fármaco Diclofenac, sendo uma molécula terapêutica disponível comercialmente, com efeitos adversos reconhecidos quando atinge concentrações elevadas ou existe suscetibilidade ao nível do estômago, uma vez inserido num sistema de entrega polimérico irá ter uma libertação controlada, tirando partido das vantagens de uma aplicação controlada e, portanto, menos agressiva.
The computer simulation and experimental development of natural polymeric materials used as "Drug Delivery Systems" are an example of multidisciplinary research in the field of Medicinal Chemistry. The main goal is the development of new porous materials derived from natural materials such as cellulosic-based materials. The use of advanced computational tools and image analysis methods aim to optimize drug delivery system properties and tailor the drug delivery system to the various therapeutic applications. Various materials from different fibers and pulps were produced in laboratory and characterized using a sample method preparation to obtain SEM images that allowed the porous structure settling and systematic image analysis methodology with well stablished validation criteria. The use of experimentally validated computer simulations allows optimization of the structural properties that determines the transport of therapeutic molecules, such as porosity, penetration volume, thickness, etc. Thus, porous materials can be produced from natural polymeric materials derived from cellulose. This is a major step in the development process of drug delivery system" using cellulose in the nano-scale in order to optimize the transport and controlled release of drugs. The results obtained include nanofibrillated cellulose by deconstructing method of plant and its use in a drug delivery system, release studies of Diclofenac kinetics from drug delivery systems produced in laboratory and computational simulation of 3D structures and analysis of the parameters that can influence the porosity of the structure. It can be concluded that Diclofenac drug, which is a commercially available therapeutic molecule with well-known recognized adverse effects when reachin high concentrations or in cases of stomach sensibility, can be inserted in a polymeric delivery system for controlled release, reducing the aggressive effects for human body.
The computer simulation and experimental development of natural polymeric materials used as "Drug Delivery Systems" are an example of multidisciplinary research in the field of Medicinal Chemistry. The main goal is the development of new porous materials derived from natural materials such as cellulosic-based materials. The use of advanced computational tools and image analysis methods aim to optimize drug delivery system properties and tailor the drug delivery system to the various therapeutic applications. Various materials from different fibers and pulps were produced in laboratory and characterized using a sample method preparation to obtain SEM images that allowed the porous structure settling and systematic image analysis methodology with well stablished validation criteria. The use of experimentally validated computer simulations allows optimization of the structural properties that determines the transport of therapeutic molecules, such as porosity, penetration volume, thickness, etc. Thus, porous materials can be produced from natural polymeric materials derived from cellulose. This is a major step in the development process of drug delivery system" using cellulose in the nano-scale in order to optimize the transport and controlled release of drugs. The results obtained include nanofibrillated cellulose by deconstructing method of plant and its use in a drug delivery system, release studies of Diclofenac kinetics from drug delivery systems produced in laboratory and computational simulation of 3D structures and analysis of the parameters that can influence the porosity of the structure. It can be concluded that Diclofenac drug, which is a commercially available therapeutic molecule with well-known recognized adverse effects when reachin high concentrations or in cases of stomach sensibility, can be inserted in a polymeric delivery system for controlled release, reducing the aggressive effects for human body.
Description
Keywords
Celulose Nanofibrilada Cinética de Libertação Controlada Estruturas Poliméricas Porosas 3d Nanocelulose Simulação Computacional Sistemas de Entrega de Fármacos