BR102021002053A2 - PROCESS FOR OBTAINING THE NANOCELLULOSE MEMBRANE (NANOVIT) AS A VITAMIN D3 RELEASE SYSTEM, MEMBRANE (NANOVIT) AND ITS USE AS A VITAMIN D3 RELEASE SYSTEM - Google Patents

PROCESS FOR OBTAINING THE NANOCELLULOSE MEMBRANE (NANOVIT) AS A VITAMIN D3 RELEASE SYSTEM, MEMBRANE (NANOVIT) AND ITS USE AS A VITAMIN D3 RELEASE SYSTEM Download PDF

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Pedro Luis Colturato
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Universidade Estadual Paulista Julio De Mesquita Filho
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Abstract

O presente pedido de patente de invenção refere-se a uma membrana (1) de nanocelulose cristalina acoplada a material adesivo, (2) o processo de obtenção da referida membrana e (3) seu uso como sistema de liberação controlada de substâncias, como vitamina D. Estudos epidemiológicos mostram que uma parcela significativa da população mundial, independente de idade, etnia e localização geográfica, apresenta baixos níveis séricos de vitamina D3. Neste contexto, a incorporação da vitamina D3 em novos sistemas de liberação de fármacos, como os sistemas transdérmicos, têm sido apontados como alternativa para a administração deste medicamento. As membranas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de alta resolução (MEV-FEG), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), teste de tração no dinamômetro e a cinética de liberação do fármaco por espectroscopia molecular no ultravioleta visível (UV-Vis). A membrana apresentou reprodutibilidade na síntese, ótimas propriedades físicas como flexibilidade, transparência e elasticidade, bem como resistência adequada ao uso no teste de tração para aplicação biomédica. A liberação da vitamina D3 em solução alcóolica, ocorreu de forma crescente e rápida, com valores de 3029 UI mL-1 de vitamina D3 em 60 minutos. Desta forma este estudo revelou a possibilidade do uso da membrana na liberação sustentada de vitamina D3, obtendo um novo bionanomaterial com condições de aplicação na liberação deste fármaco, podendo no futuro se transformar em um novo modelo de suplementação para pessoas com deficiência de vitamina D3.

Figure 102021002053-9-abs
The present patent application refers to a membrane (1) of crystalline nanocellulose coupled to an adhesive material, (2) the process of obtaining said membrane and (3) its use as a controlled release system of substances, such as vitamin D. Epidemiological studies show that a significant portion of the world's population, regardless of age, ethnicity and geographic location, has low serum levels of vitamin D3. In this context, the incorporation of vitamin D3 in new drug delivery systems, such as transdermal systems, have been pointed out as an alternative for the administration of this drug. The membranes were characterized by high resolution electron microscopy (SEM-FEG), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), dynamometer tensile test and drug release kinetics by ultraviolet visible molecular spectroscopy (UV- vis). The membrane showed reproducibility in the synthesis, excellent physical properties such as flexibility, transparency and elasticity, as well as adequate strength for use in the tensile test for biomedical application. The release of vitamin D3 in alcoholic solution occurred in an increasing and fast way, with values of 3029 IU mL-1 of vitamin D3 in 60 minutes. In this way, this study revealed the possibility of using the membrane in the sustained release of vitamin D3, obtaining a new bionanomaterial with conditions of application in the release of this drug, which may in the future become a new model of supplementation for people with vitamin D3 deficiency.
Figure 102021002053-9-abs

Description

PROCESSO DE OBTENÇÃO DA MEMBRANA DE NANOCELULOSE (NANOVIT) COMO SISTEMA DE LIBERAÇÃO DE VITAMINA D3, MEMBRANA (NANOVIT) E SEU USO COMO SISTEMA DE LIBERAÇÃO DE VITAMINA D3PROCESS FOR OBTAINING THE NANOCELLULOSE MEMBRANE (NANOVIT) AS A VITAMIN D3 RELEASE SYSTEM, MEMBRANE (NANOVIT) AND ITS USE AS A VITAMIN D3 RELEASE SYSTEM

[001] O presente pedido de patente de invenção refere-se ao processo de obtenção da membrana (NANOVIT) como sistema de liberação de vitamina D3, assim como da membrana de nanocelulose cristalina acoplada a material adesivo e o seu uso como sistema de liberação controlada de substâncias, como vitamina D3.[001] The present patent application refers to the process of obtaining the membrane (NANOVIT) as a vitamin D3 release system, as well as the crystalline nanocellulose membrane coupled to an adhesive material and its use as a controlled release system substances, such as vitamin D3.

CAMPO DE APLICAÇÃOAPPLICATION FIELD

[002] O presente pedido de patente de invenção demonstra a inovação no campo técnico relacionado à indústria farmacológica, onde a principal aplicação é na liberação de vitamina D3 em indivíduos com deficiência de vitamina D.[002] The present invention patent application demonstrates the innovation in the technical field related to the pharmaceutical industry, where the main application is in the release of vitamin D3 in individuals with vitamin D deficiency.

ESTADO DA TÉCNICASTATUS OF THE TECHNIQUE

[003] Nos últimos anos, a vitamina D3 recebeu maior atenção devido ao ressurgimento da deficiência de vitamina D3 e raquitismo como uma questão de saúde global. Estudos epidemiológicos demonstram níveis baixos de vitamina D3 em toda a população mundial, independente de faixa etária, escolaridade ou raça. Inúmeras formulações, como lipossomos, emulsões lipídicas e micelas mistas, foram criadas para administração de vitamina D3. No entanto, essas formulações são instáveis e ocorre facilmente a degradação e oxidação durante o armazenamento. Assim, a incorporação da vitamina D3 em novos sistemas de liberação de fármacos, como o bionanomaterial que é proposto nesse pedido de patente de invenção, poderá se tornar uma alternativa para a administração deste fármaco.[003] In recent years, vitamin D3 has received increased attention due to the resurgence of vitamin D3 deficiency and rickets as a global health issue. Epidemiological studies show low levels of vitamin D3 in the entire world population, regardless of age, education or race. Numerous formulations, such as liposomes, lipid emulsions and mixed micelles, have been created for the administration of vitamin D3. However, these formulations are unstable and degradation and oxidation easily occur during storage. Thus, the incorporation of vitamin D3 in new drug delivery systems, such as the bionanomaterial that is proposed in this patent application, may become an alternative for the administration of this drug.

[004] Realizou-se um estudo com o objetivo de explorar a avaliação se a administração transdérmica de vitamina D é viável. Em 50 estudantes de medicina do sexo feminino, este estudo foi realizado. Idade, peso e altura foram tomados, uma história detalhada e exame clínico foram realizados. O sangue foi coletado para o nível de 25 hidroxi vitamina D3 (25OHD). Duas mulheres tinham> 30 ng/mL de 25OHD e foram excluídas do estudo. Os participantes foram divididos em dois grupos de 24 em cada braço. Todos os participantes concordaram equivocadamente em não mudar seus hábitos alimentares e estilo de vida até o final do estudo. O grupo de estudo de mulheres foi convidado a se inscrever; Top-D (à base de Aloe Vera - Vitamina D3) (Patência Pendente) foi desenvolvido no King Fahd Hospital da Universidade, AlKhobar, com cada grama do creme Top-D administrando 5.000 UI de vitamina D3. O segundo grupo usou 1 grama de gel de Aloe vera. Os participantes não sabiam a que grupo pertencem. Uma segunda amostra de sangue foi coletada ao final de 3 meses e os dados foram analisados. Os dados de 48 mulheres estavam disponíveis para análise. A média de idade foi de 22,58 ± 1,95 anos. A média de 25OHD pré-tratamento no grupo de estudo foi de 12,05 ng / Ml ± 6,54 e pós-tratamento foi de 37,95 ng / mL ± 6,43 (P = 0,001, IC <28,582). No grupo controle, o 25OHD pré-tratamento foi de 11,4 ng / mL ± 3,97 e o pós-tratamento foi de 10,58ng / mL ± 3,03 (Mir Sadat-Ali et al, 2014). O referido estudo é um estudo sobre aplicação tópica em creme, diferentemente da presente invenção que compreende um adesivo de liberação sustentada, com liberação gradual.[004] A study was conducted with the aim of exploring the assessment of whether transdermal administration of vitamin D is feasible. On 50 female medical students, this study was carried out. Age, weight and height were taken, a detailed history and clinical examination were performed. Blood was collected for the level of 25 hydroxy vitamin D3 (25OHD). Two women had >30 ng/mL 25OHD and were excluded from the study. Participants were divided into two groups of 24 in each arm. All participants mistakenly agreed not to change their eating habits and lifestyle until the end of the study. The women's study group was invited to apply; Top-D (Aloe Vera-based Vitamin D3) (Patency Pending) was developed at King Fahd University Hospital, AlKhobar, with each gram of Top-D cream delivering 5,000 IU of Vitamin D3. The second group used 1 gram of Aloe vera gel. Participants did not know which group they belong to. A second blood sample was collected at the end of 3 months and the data were analyzed. Data from 48 women were available for analysis. The mean age was 22.58 ± 1.95 years. The mean pre-treatment 25OHD in the study group was 12.05 ng/ml ± 6.54 and post-treatment was 37.95 ng/ml ± 6.43 (P = 0.001, CI <28.582). In the control group, pre-treatment 25OHD was 11.4 ng/mL ± 3.97 and post-treatment was 10.58ng/mL ± 3.03 (Mir Sadat-Ali et al, 2014). Said study is a study on topical application in cream, unlike the present invention which comprises a sustained-release patch, with gradual release.

[005] A biocompatibilidade de hidrogéis de celulose nanofibrilada (NFC) foi avaliada por estudos de células in vitro tendo em mente o uso potencial como um novo curativo para feridas. O NFC sofreu oxidação mediada por TEMPO e foi reticulado por Ca2 + com criar um hidrogel autônomo que foi testado com fibroblastos dérmicos humanos e queratinócitos. Hidrogéis NFC e compostos com colágeno ou caulim foram incluídos no estudo, bem como o curativo comercial Aquacel como material de referência. O efeito dos materiais na viabilidade e migração celular foi estudado medindo atividade metabólica celular, investigando morfologias celulares e realizando uma migração ensaio. Células em hidrogéis NFC aumentaram a proliferação e sonoridade morfologias do que as células cultivadas no Aquacel, enquanto a migração celular foi semelhante àquela de células com Aquacel. Os hidrogéis NFC mostram potencial para se tornarem novas feridas materiais de curativo e mais estudos irão investigar suas biocompatibilidades mais longe (Gunta Celma, 2017). O presente estudo apresenta semelhanças, porém diferenças na composição da membrana, que é de nanocelulose nanofibrilada, enquanto a presente invenção consiste de nanocelulose cristalina com outro processo de obtenção. Ainda, a membrana é reticulada com Cálcio, enquanto na presente invenção a membrana não é reticulada, mas tem elasticidade aprimorada com PVA, que é biocompatível, além do uso de tensoativo carreador de partículas.[005] The biocompatibility of nanofibrillated cellulose (NFC) hydrogels has been evaluated by in vitro cell studies keeping in mind the potential use as a novel wound dressing. NFC underwent TEMPO-mediated oxidation and was cross-linked by Ca2+ to create an autonomous hydrogel that was tested with human dermal fibroblasts and keratinocytes. NFC hydrogels and compounds with collagen or kaolin were included in the study, as well as the commercial Aquacel dressing as reference material. The effect of materials on cell viability and migration was studied by measuring cell metabolic activity, investigating cell morphologies and performing a migration assay. Cells on NFC hydrogels had increased proliferation and loudness morphologies than cells grown on Aquacel, while cell migration was similar to that of cells on Aquacel. NFC hydrogels show potential to become new wound dressing materials and further studies will investigate their biocompatibilities further (Gunta Celma, 2017). The present study presents similarities, but differences in the composition of the membrane, which is nanofibrillated nanocellulose, while the present invention consists of crystalline nanocellulose with another obtaining process. Furthermore, the membrane is cross-linked with Calcium, while in the present invention the membrane is not cross-linked, but has improved elasticity with PVA, which is biocompatible, in addition to the use of particle-carrying surfactant.

[006] O presente estudo trata da cauterização de feridas e não sobre a liberação de vitamina D via administração tópica. Na presente invenção, a vitamina D seria utilizada como suplementação em caso de baixo teor, principalmente para pessoas idosas que esquecem de tomar a medicação, ou que tem outros medicamentos na rotina. Devido à compatibilidade da nanocelulose com a pele também poderia ser usada para cicatrização. Nanocelulose é a celulose na forma de nanoestruturas, ou seja, características não superiores a 100 nm, pelo menos em uma dimensão. Essas nanoestruturas incluem nanofibrilas, encontradas na celulose bacteriana; nanofibras, presentes particularmente em matrizes eletrofiadas; e nanowhiskers, nanocristais, nanorods e nanoballs. Essas estruturas podem ser posteriormente montadas em nano, micro e macroestruturas bidimensionais (2D) e tridimensionais (3D) maiores, como nanoplacas, membranas, filmes, micropartículas e matrizes macroscópicas porosas. Existem quatro fontes principais de nanocelulose: bactérias (Gluconacetobacter), plantas (árvores, arbustos, ervas), algas (Cladophora) e animais (Tunicata). A nanocelulose surgiu para uma ampla gama de aplicações industriais, tecnológicas e biomédicas, nomeadamente para adsorção, ultrafiltração, embalagem, conservação de artefatos históricos, isolamento térmico e retardamento de fogo, extração e armazenamento de energia, acústica, sensorial, entrega controlada de drogas e, particularmente para engenharia de tecidos. A nanocelulose é promissora para uso em andaimes para engenharia de vasos sanguíneos, tecido neural, osso, cartilagem, fígado, tecido adiposo, uretra e dura-máter, para reparar o tecido conjuntivo e defeitos cardíacos congênitos e para construir lentes de contato e barreiras protetoras. Esta revisão está focada nas aplicações da nanocelulose na engenharia de tecidos da pele e na cicatrização de feridas como um arcabouço para o crescimento celular, para a entrega de células em feridas e como um material para curativos avançados juntamente com a entrega de drogas, transparência e sensorial. A potencial citotoxicidade e imunogenicidade da nanocelulose também são discutidas (Lucie Bacakova et al, 2019).[006] The present study is about wound cauterization and not about the release of vitamin D via topical administration. In the present invention, vitamin D would be used as a supplement in case of low content, especially for elderly people who forget to take their medication, or who have other medications in their routine. Due to the compatibility of nanocellulose with the skin, it could also be used for healing. Nanocellulose is cellulose in the form of nanostructures, that is, characteristics not exceeding 100 nm, at least in one dimension. These nanostructures include nanofibrils, found in bacterial cellulose; nanofibers, present particularly in electrospun matrices; and nanowhiskers, nanocrystals, nanorods and nanoballs. These structures can be further assembled into larger two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) nano, micro and macrostructures, such as nanoplates, membranes, films, microparticles and macroscopic porous matrices. There are four main sources of nanocellulose: bacteria (Gluconacetobacter), plants (trees, shrubs, herbs), algae (Cladophora) and animals (Tunicata). Nanocellulose has emerged for a wide range of industrial, technological and biomedical applications, namely for adsorption, ultrafiltration, packaging, conservation of historical artifacts, thermal insulation and fire retardation, energy extraction and storage, acoustics, sensory, controlled drug delivery and , particularly for tissue engineering. Nanocellulose holds promise for use in scaffolding to engineer blood vessels, neural tissue, bone, cartilage, liver, adipose tissue, urethra and dura mater, to repair connective tissue and congenital heart defects, and to build contact lenses and protective barriers. . This review is focused on the applications of nanocellulose in skin tissue engineering and wound healing as a scaffold for cell growth, for wound cell delivery and as a material for advanced wound dressings along with drug delivery, transparency and sensory. The potential cytotoxicity and immunogenicity of nanocellulose are also discussed (Lucie Bacakova et al, 2019).

OBJETIVOS DA INVENÇÃOOBJECTIVES OF THE INVENTION

[007] Assim, o objetivo do presente pedido de patente de invenção é desenvolver um bioproduto como uma nova ferramenta para a liberação de vitamina D3, ou até mesmo a incorporação de novos fármacos neste sistema. A membrana poderá ser utilizada na cosmetologia como um novo método de tratamento de lesões causadas pelo envelhecimento da pele e como possui características de material biocompatível, poderá ser usada como alternativa para substituição da pele em pacientes com queimaduras de segundo e terceiro grau.[007] Thus, the objective of the present patent application is to develop a bioproduct as a new tool for the release of vitamin D3, or even the incorporation of new drugs in this system. The membrane can be used in cosmetology as a new method of treating injuries caused by skin aging and as it has characteristics of a biocompatible material, it can be used as an alternative for skin replacement in patients with second and third degree burns.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO E DAS FIGURASDESCRIPTION OF THE INVENTION AND DRAWINGS

[008] O presente pedido de patente de invenção será melhor explicado pela apresentação da metodologia, tabelas e figuras. O invento foi dividido em etapas que serão melhores explicadas a seguir.[008] The present invention patent application will be better explained by the presentation of the methodology, tables and figures. The invention has been divided into steps which will be further explained below.

[009] O método da obtenção da membrana de nanocelulose com vitamina D3 inclui as etapas a seguir.
- Obtenção dos materiais sendo: Nanocelulose, material onde ao menos uma dimensão seja menor do que 100 nm, cujo material de origem seja de fonte natural e biodegradável, como línter de algodão ou madeira de eucalipto. É importante observar que a nanocelulose usada na produção desta membrana foi obtida por processo químico através da hidrólise ácida de línter de algodão, mas nada impede que o processo de obtenção seja por processo mecânico. O objetivo aqui não é o processo de obtenção da nanocelulose, mas sim o bioproduto obtido.
[009] The method of obtaining the nanocellulose membrane with vitamin D3 includes the following steps.
- Obtaining the materials being: Nanocellulose, material where at least one dimension is smaller than 100 nm, whose source material is from a natural and biodegradable source, such as cotton lint or eucalyptus wood. It is important to note that the nanocellulose used in the production of this membrane was obtained by a chemical process through acid hydrolysis of cotton lint, but nothing prevents the process of obtaining it from being mechanical. The objective here is not the process of obtaining nanocellulose, but the bioproduct obtained.

[010] Os demais reagentes utilizados foram adquiridos comercialmente: Vitamina D3 (Fagron® (Fabr/Orig: Zhejiang Garden Biochemical High-Tech, lote C20170603A-5): pó cristalino, esbranquiçado, com concentração inicial de 40.000.000 Unidades Internacionais (UI) por grama; glicerina líquida (Synth®), utilizada para solubilizar a vitamina D3; tween 80 (Dinâmica®): Tensoativo utilizado para promover a solubilidade de substâncias hidrofóbicas em água, como a vitamina D3; Álcool polivinílico-PVAl (Dinâmica®, Lote 94332): polímero sintético hidrossolúvel usado para aumentar a viscosidade das soluções. Utilizado como agente de permeação cutânea. Foi utilizada água ultrapura (resistividade < 18,3 MΩ /cm), para o preparo das soluções.[010] The other reagents used were purchased commercially: Vitamin D3 (Fagron® (Fabr/Orig: Zhejiang Garden Biochemical High-Tech, lot C20170603A-5): crystalline powder, whitish, with an initial concentration of 40,000,000 International Units (IU ) per gram; liquid glycerin (Synth®), used to solubilize vitamin D3; tween 80 (Dinâmica®): Surfactant used to promote the solubility of hydrophobic substances in water, such as vitamin D3; Polyvinyl alcohol-PVAl (Dinâmica®, Lot 94332): water-soluble synthetic polymer used to increase the viscosity of solutions Used as a skin permeation agent Ultrapure water (resistivity < 18.3 MΩ/cm) was used to prepare the solutions.

[011] As características da membrana nanovit estão no fato de que a membrana nanovit apresenta o diâmetro de 93,0 ± 1,4 mm, 3,75 ± 0,35 mm de espessura e 12,10 ± 1,27 g de massa. Foram realizados testes mecânicos de tração e alongamento sofrido pelas membranas controle e membrana nanovit, o módulo de Young, a deformação específica e a força necessária para a ruptura das membranas. A Tabela 1 apresenta os resultados.

Figure img0001
tracionado, Δ ℓ - alongamento sofrido, ℓ comprimento final do corpo de prova após ser tracionado.[011] The characteristics of the nanovit membrane are in the fact that the nanovit membrane has a diameter of 93.0 ± 1.4 mm, 3.75 ± 0.35 mm in thickness and 12.10 ± 1.27 g of mass . Mechanical tests of traction and elongation suffered by the control membranes and nanovit membrane, the Young's modulus, the specific deformation and the force necessary for the rupture of the membranes were carried out. Table 1 presents the results.
Figure img0001
tension, Δ ℓ - elongation suffered, ℓ final length of the specimen after being tensioned.

[012] A análise dos dados dos testes de tração sugerem que a composição química das membranas influencia no alongamento e em especial a presença de VITD3 leva a um aumento da elasticidade do material. Nota-se na Tabela 4, que a membrana nanovit apresentaram valores de alongamento 40,8 mm com desvio padrão de 2,76, superior a membrana controle com 27,1 mm com desvio padrão de 1,87.[012] The analysis of the tensile test data suggest that the chemical composition of the membranes influences the elongation and in particular the presence of VITD3 leads to an increase in the elasticity of the material. It is noted in Table 4 that the nanovit membrane showed elongation values of 40.8 mm with a standard deviation of 2.76, higher than the control membrane with 27.1 mm with a standard deviation of 1.87.

[013] O módulo de Young, indica a rigidez intrínseca do material. Nota-se na membrana nanovit um valor médio de 0,46 MPa, com desvio padrão de 0,02, enquanto o módulo de Young da membrana controle foi em média de 0,40 MPa, com desvio padrão de 0,05. Quanto maior o módulo de Young, maior será resistência à deformação do material. A porcentagem de deformação do material contendo a vitamina D3 foi 64,7%. Uma vez empregada uma tensão sobre o material este se deformou plasticamente, não retornando a sua forma original. Os polímeros, como as membranas de celulose, apresentam um comportamento intermediário entre os materiais com características elásticas e os líquidos com viscosidade alta (HERCULANO, 2014).[013] The Young's modulus, indicates the intrinsic stiffness of the material. The nanovit membrane had an average value of 0.46 MPa, with a standard deviation of 0.02, while the Young's modulus of the control membrane averaged 0.40 MPa, with a standard deviation of 0.05. The higher the Young's modulus, the greater the deformation resistance of the material. The percentage of deformation of the material containing vitamin D3 was 64.7%. Once a tension was applied to the material, it was plastically deformed, not returning to its original shape. Polymers, such as cellulose membranes, present an intermediate behavior between materials with elastic characteristics and liquids with high viscosity (HERCULANO, 2014).

[014] Os testes mecânicos aos quais as amostras foram submetidas revelaram em hipótese, que o fármaco adicionado a matriz polimérica da membrana nanovit pode influenciar positivamente na resistência e na deformação específica do material em relação a membrana controle. O fármaco pode proporcionar teoricamente um aumento das ligações cruzadas, um aumento na interação dentre as cadeias por forças de van der Walls e pontes de hidrogênio, formando uma rede tridimensional no interior do material, fortalecendo a membrana. A formação de ligações cruzadas tem um grande efeito nas propriedades mecânicas dos materiais poliméricos. Na tecnologia de liberação controlada, é muito importante que as características mecânicas dos materiais sejam bem conhecidas, pois a força das ligações entre os componentes presentes nas membranas influencia nos sistemas de liberação local de fármacos. Matrizes com ligações cruzadas entre as cadeias de polímeros permitem que as membranas absorvam mais água sem se dissolver e desta forma aderir a superfícies de aplicação, permitindo assim prolongar os períodos de liberação de drogas.[014] The mechanical tests to which the samples were submitted revealed a hypothesis that the drug added to the polymeric matrix of the nanovit membrane can positively influence the resistance and specific deformation of the material in relation to the control membrane. The drug can theoretically provide an increase in cross-linking, an increase in the interaction between the chains by van der Walls forces and hydrogen bonds, forming a three-dimensional network within the material, strengthening the membrane. The formation of crosslinks has a great effect on the mechanical properties of polymeric materials. In controlled release technology, it is very important that the mechanical characteristics of the materials are well known, as the strength of the bonds between the components present in the membranes influences the local drug delivery systems. Matrices with cross-links between the polymer chains allow the membranes to absorb more water without dissolving and thereby adhering to application surfaces, thus allowing for longer drug release periods.

[015] Nos testes de resistência à compressão é determinada a força, a uma velocidade de deformação constante, necessária para comprimir ou romper um material colocado entre duas placas paralelas controladas. Observa-se na Tabela 2 que as membranas nanovit, apresentaram maiores valores de resistência a compressão do que as membranas controle. No teste de resistência ao rasgo, onde se determina a força necessária para romper a membrana percebe-se que as membranas ricas em VITD3 possuem uma maior resistência.

Figure img0002
[015] In compressive strength tests, the force, at a constant strain rate, required to compress or break a material placed between two controlled parallel plates is determined. It is observed in Table 2 that the nanovit membranes presented higher values of compressive strength than the control membranes. In the tear strength test, where the force required to break the membrane is determined, it is clear that membranes rich in VITD3 have greater strength.
Figure img0002

[016] Analisando as características mecânicas encontradas nas membranas pode-se afirmar que a adição do componente ativo proporcionou uma melhoria na resistência mecânica da membrana nanovit.[016] Analyzing the mechanical characteristics found in the membranes, it can be said that the addition of the active component provided an improvement in the mechanical strength of the nanovit membrane.

[017] Preparação e obtenção da Membrana nanovit: Conforme a Tabela 1, foram produzidas neste estudo dois tipos de membranas. Sendo uma membrana contendo VITD3 e uma membrana controle sem a adição do princípio ativo. Foi produzida uma membrana com uma concentração de 40.000 UI mL-1 de VITD3, denominada membrana nanovit. Na membrana denominada controle foi adicionado glicerina sem a adição do fármaco.[017] Preparation and obtaining of the nanovit Membrane: According to Table 1, two types of membranes were produced in this study. Being a membrane containing VITD3 and a control membrane without the addition of the active ingredient. A membrane with a concentration of 40,000 IU mL-1 of VITD3, called nanovit membrane, was produced. In the membrane called control, glycerin was added without the addition of the drug.

[018] Foi utilizada a glicerina líquida como agente solubilizante da VITD3 e como agente plastificante da mistura para potencializar a formação da membrana. Para a síntese das membranas com o princípio ativo foi preparadas solução contendo glicerina líquida e vitamina. Foi pesado 5,0 g de solução diluída 1:50 de VITD3 em álcool etílico absoluto e acrescentado a 30 ml de glicerina líquida (v/v). Tendo assim 4.000.000 UI de vitamina nesta solução. Para a pesagem dos compostos foi utilizada balança analítica Marte/Shimadzu®, com precisão de 0,0001g, modelo AW 220.

Figure img0003
[018] Liquid glycerin was used as a solubilizing agent for VITD3 and as a plasticizing agent in the mixture to enhance membrane formation. For the synthesis of membranes with the active ingredient, a solution containing liquid glycerin and vitamin was prepared. 5.0 g of a 1:50 diluted solution of VITD3 in absolute ethyl alcohol was weighed and added to 30 ml of liquid glycerin (v/v). So having 4,000,000 IU of vitamin in this solution. To weigh the compounds, a Marte/Shimadzu® analytical balance, with a precision of 0.0001g, model AW 220, was used.
Figure img0003

[019] Os componentes foram processados segundo a técnica de “casting”, que consiste na preparação de uma solução com capacidade de formar membranas, segundo a metodologia de Fakhouri et al. (2007).[019] The components were processed according to the "casting" technique, which consists of preparing a solution capable of forming membranes, according to the methodology of Fakhouri et al. (2007).

[020] A Figura 1 apresenta um fluxograma da técnica utilizada para a produção da membrana de nanocelulose acrescidos do componente ativo vitamina D3. Foi medido 15 mL de nanocelulose (NC) (1) e adicionado à 50 mL de solução a 5% de PVAL (2). Esta solução foi submetida a sonificação por 60 min (3) para uma completa dissolução da nanocelulose, em um sonicador ultrassônico, Ultronique®, Ecosonics, com potência de 500 W, frequência de 20 khz e macroponta de titânio com 13 mm de diâmetro. Após estes procedimentos, a solução de PVAL e de NC foram misturadas as soluções de glicerina com diferentes concentrações de VITD3 (4). Após estas etapas foi acrescentado em todas as soluções o emulsificante tween 80 (5), como agente tensoativo. Então foi realizada a sonificação desta solução por 60 minutos (3). As soluções (6A e 6B) foram colocadas em placas de petri (7) e deixadas a temperatura ambiente para evaporação por 48 horas (8). Em seguida foram deixadas em estufa por mais 24 horas a 60°C (9).[020] Figure 1 shows a flowchart of the technique used to produce the nanocellulose membrane plus the active component vitamin D3. 15 ml of nanocellulose (NC) (1) was measured and added to 50 ml of 5% PVAL solution (2). This solution was subjected to sonification for 60 min (3) for a complete dissolution of the nanocellulose, in an ultrasonic sonicator, Ultronique®, Ecosonics, with a power of 500 W, a frequency of 20 khz and a titanium macrotip with a diameter of 13 mm. After these procedures, the PVAL and NC solutions were mixed with glycerin solutions with different concentrations of VITD3 (4). After these steps, the emulsifier tween 80 (5) was added to all solutions as a surface-active agent. Then, the sonication of this solution was performed for 60 minutes (3). The solutions (6A and 6B) were placed in petri dishes (7) and left at room temperature for evaporation for 48 hours (8). Then they were left in an oven for another 24 hours at 60°C (9).

[020] Para avaliar se a membrana nanovit pode ser aplicada na liberação de fármaco foi utilizado o líquido receptor cuja resposta ótica fosse ideal, devido ao procedimento de identificação utilizado, a espectrometria de absorção molecular UV-Vis. O líquido receptor escolhido foi o álcool etílico absoluto. A liberação no líquido receptor indica que existe a incorporação do fármaco na membrana e que ele pode ser liberado em função do tempo. Indicando a possibilidade de aplicação do bionanomaterial desenvolvido em liberação prolongada/sustentada do fármaco.[020] To assess whether the nanovit membrane can be applied in drug delivery, the receiver liquid was used whose optical response was ideal, due to the identification procedure used, the UV-Vis molecular absorption spectrometry. The recipient liquid chosen was absolute ethyl alcohol. Release into the receptor fluid indicates that the drug has been incorporated into the membrane and that it can be released as a function of time. Indicating the possibility of application of the bionanomaterial developed in prolonged/sustained release of the drug.

[021] A membrana nanovit apresentou 3 fases distintas de liberação de fármaco, inicialmente ocorreu a liberação do fármaco na superfície do material, em 5 min onde atingiu a concentração de 1066 UI mL-1; em seguida, entre 5 min e 30 min, ocorre a liberação do fármaco em incorporado na região internas da membrana (“bulk”), com valores entre 1066 UI ml-1 e 2965 UI mL-1 ; e finalmente, a membrana atingiu um platô de liberação da VITD3 com valores constantes com pico máximo de 3063 UI mL-1, indicando que a membrana apresentou características de liberação prolongada/sustentada.[021] The nanovit membrane showed 3 distinct phases of drug release, initially the drug was released on the surface of the material, in 5 min where it reached a concentration of 1066 IU mL-1; then, between 5 min and 30 min, the drug is released, incorporated into the internal region of the membrane (“bulk”), with values between 1066 IU ml-1 and 2965 IU ml-1 ; and finally, the membrane reached a plateau of VITD3 release with constant values with a maximum peak of 3063 IU mL-1, indicating that the membrane showed prolonged/sustained release characteristics.

[022] As Figuras 2A, 2B e 2C apresentam os aspectos gerais e caracterização visual da membrana de nanocelulose.
A Figura 3 apresenta o teste mecânico de tração e alongamento das membranas de nanocelulose.
A Figura 4 mostra a cinética de liberação de Vitamina D3 em álcool etílico usando a membrana nanovit.
A Figura 5 apresenta a análise de microscopia eletrônica (MEV-FEG) da membrana nanovit com aumento de 25.000 vezes antes da liberação em sistemas receptor e aumentada 50.000 vezes após a liberação do fármaco em sistema receptor.
[022] Figures 2A, 2B and 2C present the general aspects and visual characterization of the nanocellulose membrane.
Figure 3 presents the mechanical tensile and elongation test of nanocellulose membranes.
Figure 4 shows the kinetics of Vitamin D3 release in ethyl alcohol using the nanovit membrane.
Figure 5 shows the electron microscopy (FEG-SEM) analysis of the nanovit membrane with a 25,000-fold magnification before release into receptor systems and 50,000-fold magnification after drug release into the receptor system.

[023] Importante ressaltar que os experimentos de laboratório são efetuados em líquidos receptores com volume fixo, onde existe a saturação do fármaco na solução, sendo usado apenas como método de verificação da liberação. Na pele não existe o efeito de saturação, considerando que a vitamina D3 ao entrar em contato com a pele é metabolizada pelo organismo vivo.[023] It is important to emphasize that the laboratory experiments are carried out in receiver liquids with fixed volume, where there is saturation of the drug in the solution, being used only as a method of verification of the release. There is no saturation effect on the skin, considering that vitamin D3, when in contact with the skin, is metabolized by the living organism.

Claims (4)

“PROCESSO DE OBTENÇÃO DA MEMBRANA DE NANOCELULOSE (NANOVIT) COMO SISTEMA DE LIBERAÇÃO DE VITAMINA D3”, o dito processo de obtenção da membrana, caracterizado por compreender as seguintes etapas:
  • - a glicerina líquida como agente solubilizante da VITD3 e como agente plastificante da mistura para potencializar a formação da membrana (membrana sem o princípio ativo);
  • - a glicerina líquida e vitamina (princípio ativo): em que foi pesado 5,0 g de solução diluída 1:50 de VITD3 em álcool etílico absoluto e acrescentado a 30 ml de glicerina líquida (v/v); em que tendo assim 4.000.000 UI de vitamina nesta solução;
  • - em que a composição das membranas (com e sem princípio ativo) é composta por PVAL 5% (50)/Nanocelulose (NC) (15) (v/v) em mL;
  • - em que o processamento dos componentes por “casting”;
  • - em que a solução foi submetida à sonificação por 60 min (3) para uma completa dissolução da nanocelulose, com potência de 500 W, frequência de 20 khz e macroponta de titânio com 13 mm de diâmetro;
  • - em que à solução de PVAL 5% e de NC foram misturadas as soluções de glicerina com diferentes concentrações de VITD3 (4);
  • - em que foi acrescentado em todas as soluções 5mL do emulsificante tween 80 (5), como agente tensoativo;
  • - em que se realizou a sonificação desta solução por 60 minutos (3);
  • - em que as soluções (6A e 6B) foram colocadas em placas de petri (7) e deixadas a temperatura ambiente para evaporação por 48 horas (8);
  • - em que as soluções (6A e 6B) foram deixadas em estufa por mais 24 horas a 60°C (9).
"PROCESS FOR OBTAINING THE NANOCELLULOSE MEMBRANE (NANOVIT) AS A VITAMIN D3 RELEASE SYSTEM", said process for obtaining the membrane, characterized by comprising the following steps:
  • - liquid glycerin as a solubilizing agent for VITD3 and as a plasticizing agent in the mixture to enhance membrane formation (membrane without the active ingredient);
  • - liquid glycerin and vitamin (active ingredient): in which 5.0 g of a 1:50 diluted solution of VITD3 in absolute ethyl alcohol was weighed and added to 30 ml of liquid glycerin (v/v); wherein thus having 4,000,000 IU of vitamin in this solution;
  • - in which the composition of the membranes (with and without active ingredient) is composed of PVAL 5% (50)/Nanocellulose (NC) (15) (v/v) in mL;
  • - in which the processing of components by “casting”;
  • - in which the solution was subjected to sonication for 60 min (3) for a complete dissolution of the nanocellulose, with a power of 500 W, a frequency of 20 khz and a titanium macrotip with a diameter of 13 mm;
  • - in which the glycerin solutions with different concentrations of VITD3 (4) were mixed with the 5% PVAL and NC solutions;
  • - in which 5mL of the tween 80 emulsifier (5) was added to all solutions as a surface-active agent;
  • - in which the sonication of this solution was carried out for 60 minutes (3);
  • - in which the solutions (6A and 6B) were placed in petri dishes (7) and left at room temperature for evaporation for 48 hours (8);
  • - in which the solutions (6A and 6B) were left in an oven for another 24 hours at 60°C (9).
“MEMBRANA DE NANOCELULOSE (NANOVIT) COMO SISTEMA DE LIBERAÇÃO DE VITAMINA D3”, a dita membrana caracterizada por ser preparada pelo processo apresentado na reivindicação 1."NANOCELLULOSE MEMBRANE (NANOVIT) AS A VITAMIN D3 RELEASE SYSTEM", said membrane characterized by being prepared by the process presented in claim 1. “MEMBRANA DE NANOCELULOSE (NANOVIT) COMO SISTEMA DE LIBERAÇÃO DE VITAMINA D3”, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por poder ser aplicada na liberação de fármaco, utilizado o líquido receptor, álcool etílico absoluto."NANOCELLULOSE MEMBRANE (NANOVIT) AS A VITAMIN D3 RELEASE SYSTEM", according to claim 2, characterized in that it can be applied in drug delivery, using the receiver liquid, absolute ethyl alcohol. “USO DA MEMBRANA DE NANOCELULOSE (NANOVIT) COMO SISTEMA DE LIBERAÇÃO DE VITAMINA D3”, de acordo com as reivindicações 2 e 3, caracterizada pelo fato de que a liberação do fármaco na superfície do material, em 5 min atingiu a concentração de 1066 UI mL-1; em seguida, entre 5 min e 30 min, ocorre a liberação do fármaco em incorporado na região internas da membrana (“bulk”), com valores entre 1066 UI ml-1 e 2965 UI mL-1 ; e finalmente, a membrana atingiu um platô de liberação da VITD3 com valores constantes com pico máximo de 3063 UI mL-1, indicando que a membrana apresentou características de liberação prolongada/sustentada."USE OF NANOCELLULOSE MEMBRANE (NANOVIT) AS A VITAMIN D3 RELEASE SYSTEM", according to claims 2 and 3, characterized by the fact that the drug release on the surface of the material, in 5 min, reached a concentration of 1066 IU mL-1; then, between 5 min and 30 min, the drug is released, incorporated into the internal region of the membrane (“bulk”), with values between 1066 IU ml-1 and 2965 IU ml-1 ; and finally, the membrane reached a plateau of VITD3 release with constant values with a maximum peak of 3063 IU mL-1, indicating that the membrane showed prolonged/sustained release characteristics.
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