ES2644234T3 - Nanopartículas que comprenden una proteína hidrófoba vegetal y un disolvente orgánico no volátil miscible en agua y usos de las mismas - Google Patents

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ES2644234T3 ES13703613.3T ES13703613T ES2644234T3 ES 2644234 T3 ES2644234 T3 ES 2644234T3 ES 13703613 T ES13703613 T ES 13703613T ES 2644234 T3 ES2644234 T3 ES 2644234T3
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Hesham H.A. Salman
Izaskun GOÑI AZCÁRATE
Irene ESPARZA CATALÁN
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Description

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erlotinib, etopósido, fenitoína, fentanilo, felodipina, fenotiazinas, fexofenadina, fluoroquinolonas, fluorouracilo, FK506, gentamicina, griseofulvina, hidrocortisona, imatinib, indinavir, itraconazol, ivermectina, ketoconazol, canferol, levofloxacina, lidocaína, loperamida, losartán, lovastatina, mebendazol, metilprednisolona, metotrexato, mibefradil, midazolam, nisoldipino, morfina, nelfinavir, nicardipino, nitrendipino, nifedipino, ondansetrón, paclitaxel, pentazocina, praziquantel, prednisolona, prednisona, quercetina, quinidina, ranitidina, rapamicina, rifabutina, rifampicina, ritonavir, saquinavir, sirolimús, sulfametizol, tacrolimús, tamoxifeno, talinolol, tenipósido, terfenadina, tetraciclina, topotecán, triamcinolona, valspodar, verapamilo, vinblastina, vincristina, vindesina, zopiclona, y mezclas de los mismos.
En otra realización particular, el POI es un excipiente, es decir, una sustancia inactiva insoluble o inmiscible en agua que puede ser líquida, sólida o semisólida, usada como medio o vehículo para los principios activos de una composición. Ejemplos ilustrativos, no limitativos, de POI que actúa como excipiente son parafina líquida o lípidos fundidos tales como cera, aceite de algodón, aceite de maíz, aceite vegetal hidrogenado, aceite de colza, aceite de coco, etc. Dichos POI son particularmente útiles en la producción de nanocápsulas vesiculares de núcleo-corteza y pueden encontrarse en el núcleo de dichas nanocápsulas.
En una realización preferida, el POI se selecciona del grupo que consiste en un herbicida, un insecticida, un fungicida, un producto anti-envejecimiento, un producto anti-acné, un producto para el cuidado facial, un cosmético pigmentado, un cosmético, un producto para el cuidado personal, un producto para filtro solar/protección solar, un producto para sustancias de limpieza de dientes, dentífricos o enjuagues, un producto para champús, un perfume, un producto para el cabello, un aditivo alimenticio, un aceite esencial, aceite de Mentha piperita, aceite de tomillo, aceite de canela, eugenol, aceite de limón, curcumina, ácido fólico, ácido 4-aminobenzoico, niacina o vitamina B3, ácido pantoténico o vitamina B5, monofosfato de tiamina, pirofosfato de tiamina, trifosfato de tiamina, ácido ascórbico, ácidos pteroilpoliglutámicos, ácido folínico, ácido nicotínico, ácido hialurónico, ácido tióctico, ácido pcumárico, ácido cafeico, una vitamina de las familias A, D, E, K y derivados de las mismas, un fosfolípido, un carotenoide, un ácido graso, un ácido graso omega-3, aceite de hígado de bacalao, ácido linolénico, un aminoácido, un fitostanol, un fitosterol, un polifenol, clorhexidina, albúmina sérica bovina, un agente analgésico, un agente antialopecia, un agente antianginoso, un agente antibacteriano, un agente antidepresivo, un agente antifúngico, un agente antihipertensor, un agente antiinflamatorio, un agente antineoplásico, un agente antipirético, un agente antipsicótico, un agente ansiolítico, un agente broncodilatador, un glucocorticoide, un agente inmunosupresor, o cualquier combinación de los mismos.
Un “disolvente orgánico volátil”, tal como se usa en el presente documento, es un compuesto orgánico líquido que se vaporiza/evapora fácilmente a temperatura ambiente; un disolvente orgánico volátil habitualmente tiene una alta presión de vapor y un punto de ebullición inferior en comparación con el agua (es decir, un disolvente orgánico volátil tiene una presión de vapor superior a 23,3 hPa a 20ºC y un punto de ebullición inferior a 100ºC). Ejemplos ilustrativos, no limitativos, de disolventes orgánicos volátiles son etanol de calidad USP (punto de ebullición inicial e intervalo de ebullición 78,0-80,0ºC y presión de vapor 59,5 hPa a 20ºC), metanol (punto de ebullición 64,7ºC y presión de vapor 130,3 hPa a 20ºC) y acetona (punto de ebullición 56ºC y presión de vapor 245,3 hPa a 20ºC).
De manera similar, un “disolvente orgánico no volátil”, tal como se usa en el presente documento, se refiere a un compuesto orgánico líquido que no se evapora fácilmente o que se evapora muy lentamente a temperatura ambiente con presión de vapor inferior y punto de ebullición superior en comparación con el agua. Ejemplos ilustrativos, no limitativos, de disolventes orgánicos no volátiles son glicoles de calidad USP tales como propilenglicol (punto de ebullición 187ºC y presión de vapor 0,11 hPa a 20ºC), poliglicoles tales como poli(etilenglicol) líquido con peso molecular promedio 400 g/mol (punto de ebullición 250ºC y presión de vapor <0,01 hPa a 20ºC) o polioles tales como glicerol (punto de ebullición 290ºC y presión de vapor <0,01 hPa a 20ºC). Cuando sólo se usa un disolvente orgánico no volátil en el contexto de la presente invención, dicho disolvente debe ser un disolvente primario en el que se disuelve la proteína hidrófoba vegetal. Por tanto, dicho disolvente orgánico no volátil puede ser diferente dependiendo de la proteína hidrófoba vegetal usada. Cuando se usa una mezcla de disolventes orgánicos no volátiles diferentes, al menos uno de dichos disolventes debe ser un disolvente primario. Los otros disolventes que forman parte de una mezcla pueden ser disolventes primarios o disolventes secundarios diferentes. Dependiendo del número de disolventes usados, la mezcla puede ser binaria cuando se usan dos disolventes, o ternaria cuando se usa una mezcla de tres disolventes.
Un disolvente o líquido “miscible en agua” es un disolvente o líquido que se disuelve completamente en agua y que es difícil de separar del agua, por ejemplo, glicerol, propilenglicol, etc.
Tal como se usa en el presente documento, el término “no disolvente de proteína hidrófoba vegetal” es un disolvente en estado líquido, semisólido o sólido, que disuelve o que es miscible con el disolvente orgánico no volátil usado, pero que produce la precipitación parcial o total de la proteína hidrófoba vegetal. En una realización preferida, el no disolvente de proteína hidrófoba vegetal es un medio acuoso. En otra realización, el no disolvente de proteína hidrófoba vegetal es glicerol. En otra realización, el no disolvente de proteína hidrófoba vegetal es Labrasol. En otra realización, el no disolvente de proteína hidrófoba vegetal es Lutrol.
Tal como se usa en el presente documento, el término “medio acuoso” es un medio que comprende agua o un medio que consiste en agua. Dicho medio acuoso puede comprender agua y un disolvente miscible en agua. En una realización particular, el medio acuoso es un fluido biológico.
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Tal como se usa en el presente documento, el término “biocompatible” significa que la nanopartícula producida mediante el método de la invención no produce o provoca efectos adversos significativos cuando se administra in vivo a un sujeto. Los ejemplos de posibles efectos adversos incluyen, pero sin limitarse a, inflamación excesiva y/o una respuesta inmunitaria excesiva o adversa, así como toxicidad.
Tal como se usa en el presente documento, el término “poliol” o “polioles”, se refiere a compuestos con múltiples grupos funcionales hidroxilo para reacciones orgánicas. Una molécula con dos grupos hidroxilo es un diol, una con tres es un triol, una con cuatro es un tetrol y así sucesivamente. Ejemplos de polioles son, entre otros, glicerol (también denominado glicerina) que es un compuesto de poliol sencillo, y glicoles tales como propilenglicol (PG) (también denominado 1,2-propanodiol o propano-1,2-diol).
Tal como se usa en el presente documento, el término “método tradicional”, se refiere a un método para la fabricación de nanopartículas que está relacionado con un grupo de métodos que tienen en común el uso de un disolvente orgánico volátil, especialmente mezclas de etanol-agua.
Nanopartículas de la invención
En un primer aspecto, la invención se refiere a una nanopartícula, denominada más adelante en el presente documento la “nanopartícula de la invención”, seleccionada del grupo que consiste en:
a) una nanoesfera de matriz, comprendiendo dicha nanoesfera de matriz una matriz, comprendiendo
dicha matriz una proteína hidrófoba vegetal y al menos un disolvente orgánico no volátil miscible en
agua; y
b) una nanocápsula vesicular de núcleo-corteza, comprendiendo dicha nanocápsula vesicular de núcleo
corteza un núcleo y una corteza, comprendiendo dicha corteza una proteína hidrófoba vegetal y al
menos un disolvente orgánico no volátil miscible en agua,
en la que la proteína hidrófoba vegetal es una prolamina, y en la que el disolvente orgánico no volátil miscible en agua es propilenglicol o una mezcla de propilenglicol y otros disolventes primarios y/o secundarios.
El término “nanopartícula” se ha definido anteriormente y se refiere a un sistema coloidal de una partícula sólida con un tamaño promedio inferior a 1 m, normalmente de entre 1 y 999 nm, preferiblemente de entre 100 y 400 nm, más preferiblemente de entre 120 y 160 nm, todavía más preferiblemente de aproximadamente 130-140 nm, formada en este caso particular por una proteína hidrófoba vegetal y al menos un disolvente orgánico no volátil miscible en agua de dicha proteína. El término “nanopartícula”, excepto que se indique otra cosa, incluye nanoesferas de matriz y nanocápsulas vesiculares de núcleo-corteza. En ambos casos, debido a la gran superficie específica de estos sistemas, las moléculas del POI, si están presentes, pueden quedar atrapadas o adsorbidas en la superficie de las nanopartículas.
En una realización particular, la nanopartícula de la invención es una nanoesfera de matriz que comprende una matriz, comprendiendo dicha matriz una proteína hidrófoba vegetal y al menos un disolvente orgánico no volátil miscible en agua de dicha proteína. En esta realización, la matriz de la nanosfera es una red tridimensional formada por una proteína hidrófoba vegetal y uno o más disolventes orgánicos no volátiles miscibles en agua de dicha proteína. En esta realización, el producto de interés puede quedar atrapado o encapsulado dentro de la nanosfera o, alternativamente, el producto de interés puede adsorberse sobre o conjugarse a la superficie de la nanosfera.
En otra realización particular, la nanopartícula de la invención es una estructura nanovesicular de núcleo-corteza (una nanocápsula vesicular de núcleo-corteza) que comprende un núcleo y una corteza, comprendiendo dicha corteza una proteína hidrófoba vegetal y al menos un disolvente orgánico no volátil miscible en agua de dicha proteína. La cavidad (núcleo o depósito) contiene el POI en forma líquida, semisólida o sólida o como dispersión molecular; este depósito puede ser lipófilo o hidrófobo según el método de preparación y los materiales de partida usados. Esto es particularmente útil para llevar los POI en la forma de un estado líquido, semisólido o sólido, por ejemplo, aceites, líquidos inmiscibles en agua, disoluciones o suspensiones orgánicas, incluyendo disoluciones o suspensiones aceitosas, que comprenden un POI, disoluciones o suspensiones acuosas que comprenden el POI, etc. Según esta realización, el POI puede estar dentro del núcleo de la nanocápsula o, alternativamente, puede adsorberse sobre la superficie de la nanocápsula.
En otra realización particular, la invención proporciona una combinación de al menos una nanoesfera de matriz según la invención y al menos una nanocápsula vesicular de núcleo-corteza según la invención.
El término “proteína hidrófoba vegetal” se ha definido anteriormente. La proteína hidrófoba vegetal es una proteína de una planta de cereal; preferiblemente una proteína de una planta seleccionada de maíz, trigo, cebada, arroz, mijo y sorgo; más preferiblemente de maíz. La proteína hidrófoba vegetal es una proteína encontrada en un grano.
Las prolaminas son una familia de proteínas hidrófobas vegetales encontradas en granos de cereal y asociadas con almidón que tienen nombres específicos e incluyen, sin limitación: trigo (gliadina), cebada (hordeína), centeno (secalina), maíz (zeína), sorgo (kafirina), mijo (panicina), arroz (orzenina) y avena (avenina). Dicha proteínas forman
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parte del gluten. Por tanto, la proteína hidrófoba vegetal es una prolamina, preferiblemente una prolamina seleccionada de gliadina, hordeína, secalina, zeína, kafirina, panicina, orzenina y avenina; más preferiblemente la prolamina se selecciona de gliadina, hordeína, secalina, zeína, kafirina y avenina; incluso más preferiblemente se selecciona de zeína, gliadina, hordeína y kafirina; siendo lo más preferido zeína.
La proteína zeína puede obtenerse mediante extracción con disolvente de harina de gluten de maíz. El experto en la técnica conoce métodos para la extracción de zeína (véase [15]). La zeína también está disponible comercialmente. Biológicamente, la zeína es una mezcla de proteínas que varían en el tamaño molecular y la solubilidad. Estas proteínas pueden separarse por solubilidades diferenciales y por sus estructuras relacionadas en cuatro tipos distintos: , ,  y  [15]. La -zeína es con mucho la más abundante, representando aproximadamente el 70% del total con un peso molecular de aproximadamente 22 kDa [35]. Estas clases de zeína: , ,  y  se expresan secuencialmente en el maíz y se encuentra que interaccionan entre sí para proporcionar estabilidad. Se notificó que la zeína del maíz era aproximadamente un 35% de -zeína, que incluye 2 bandas destacadas de 22 y 24 kDa. La zeína no entra en un gel de SDS-PAGE sin reducción. El análisis de SDS-PAGE en condiciones reductoras muestra que la -zeína tiene 3 bandas principales de 24, 22, y 14 kDa [36]. La zeína útil en la presente invención puede ser cualquiera de las cuatro clases de zeína (, ,  y ) o una mezcla de las mismas. En una realización preferida, la zeína es una mezcla de las cuatro clases de zeína, más preferiblemente una mezcla de las cuatro clases de zeína compuesta principalmente de -zeína. En una realización más preferida, la zeína es una zeína disponible comercialmente.
La solubilidad de la zeína se notificó en una revisión [15]. La zeína es soluble en alcoholes acuosos, glicoles, etil éter, alcohol furfurílico, alcohol tetrahidrofurfurílico y disoluciones alcalinas acuosas de pH 11,5 o mayor. La zeína es insoluble en agua, acetona y alcoholes anhidros (excepto metanol). Es de interés que todos los disolventes primarios sean glicoles, éteres de glicol, aminoalcoholes, ácidos de nitro-alcohol, amidas y aminas. Los glicoles tienen considerablemente mayor poder disolvente que sus alcoholes monohidroxilados correspondientes. El propilenglicol es un buen disolvente para zeína pero el propanol absoluto no. La adición de grupos hidroxilo adicionales parece disminuir el poder disolvente. El propilenglicol puede disolver la zeína a temperatura ambiente, mientras que es necesario calentar el glicerol hasta 150ºC, y los polipropilenglicoles con un peso molecular superior a (>) 3.000 no disuelven la zeína en absoluto [15].
La zeína, la prolamina en endospermo de maíz contiene más de un 50% de aminoácidos no polares dispuestos en una disposición espacial única que consiste en repeticiones en tándem de segmentos de alfa-hélice alienados en paralelo entre sí formando una cinta o prisma. Esta estructura da lugar a dominios hidrófobos e hidrófilos bien definidos en la superficie de la proteína. El objetivo es producir nanoestructuras de geometría controlada, útiles como materiales de microencapsulación para ácidos grasos, aromas, oleorresinas, vitaminas y péptidos [37].
Las nanopartículas de la invención también contienen al menos un disolvente orgánico no volátil miscible en agua de la proteína hidrófoba usada. Al menos un disolvente orgánico no volátil miscible en agua tiene que ser un disolvente primario de dicha proteína. Por tanto, el disolvente orgánico no volátil miscible en agua puede ser un disolvente primario o una mezcla de disolventes primarios o una mezcla de al menos un disolvente primario y uno o más disolventes secundarios. Los términos “miscible en agua” y “disolvente orgánico no volátil” se han definido anteriormente. El disolvente orgánico no volátil miscible en agua de la presente invención puede ser propilenglicol o una mezcla de propilenglicol y otros disolventes primarios y/o secundarios dependiendo de la proteína hidrófoba vegetal usada, puesto que es un requisito del disolvente primario que debe poder disolver dicha proteína. La “solubilidad” de una proteína se define como gramos de proteína totalmente disuelta en una cantidad dada de disolvente a una determinada temperatura. Una proteína se considera soluble en un disolvente según la Farmacopea Británica si es necesario usar aproximadamente 10-30 partes de disolvente (ml) por una parte de soluto
(g) a una temperatura que oscila entre 15ºC y 25ºC para disolver la proteína.
En este contexto, el término “disolvente primario” se usa para aquellos disolventes en los que la proteína es totalmente soluble sin el uso de codisolventes. Los disolventes primarios de zeína son glicoles, éteres de glicol, aminoalcoholes, ácidos de nitro-alcohol, amidas y aminas [15]. En una realización particular, el disolvente primario se selecciona de, tartrato de butilo, 1,3-butilenglicol, dietanolamina, dietilenglicol, monometil éter de dietilenglicol, lactato de etilo, etilenglicol, monoetil éter de etilenglicol, monometil éter de etilenglicol, propilenglicol, dipropilenglicol, trietanolamina, trietilentetramina, trietilenglicol, hidroxietiletilendiamina, glicerol, glicerol--metil éter, 2-amino-2-etil1,3-propanodiol, lactato de metilo, monoetanolamina, fenol y monoacetato de resorcinol; preferiblemente de propilenglicol, dipropilenglicol, trietanolamina, etilenglicol, 1,3-butilenglicol, trietilentetramina, trietilenglicol, lactato de metilo, monoetanolamina, monoetil éter de etilenglicol y lactato de etilo; más preferiblemente de propilenglicol, dipropilenglicol, trietanolamina, etilenglicol, 1,3-butilenglicol y lactato de metilo; incluso más preferiblemente de propilenglicol, 1,3-butilenglicol y lactato de etilo.
Por consiguiente, el término “disolvente secundario” se usa en la presente invención para aquellos disolventes que son miscibles con disolventes primarios y que no pueden disolver la proteína a una temperatura inferior a 40ºC, pero que pueden mantener la proteína en disolución cuando se mezcla en proporciones apropiadas con un disolvente primario. Ejemplos ilustrativos, no limitativos, de disolventes secundarios adecuados son: agua, glicerol, etilenglicol, polietilenglicol, monoetil éter de dietilenglicol, caprilocaproíl macrogol-glicérido, copolímero de polioxietileno
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a la superficie de estas nanocápsulas. En una realización preferida, el aceite esencial es un aceite volátil miscible con la disolución de PG:zeína, seleccionado preferiblemente de aceite de Mentha piperita, eugenol, aceite de canela y aceite de Thymus vulgaris. En otra realización preferida, el aceite esencial es un aceite volátil inmiscible con disolución de PG:zeína, preferiblemente aceite esencial de limón. En otra realización preferida, el aceite esencial es un aceite no volátil, seleccionado preferiblemente de aceite de hígado de bacalao, ácido oleico y ácido linolénico.
En otra realización particular, dicho POI es un aceite en forma de disolución, suspensión o emulsión, asociado o encapsulado dentro de la nanopartícula de la invención que es una nanocápsula vesicular de núcleo-corteza en la que el POI queda atrapado o encapsulado dentro de la nanocápsula o, alternativamente, se adsorbe sobre o se une a la superficie de la nanocápsula.
La razón en peso de la proteína hidrófoba vegetal:POI, preferiblemente la razón en peso de “zeína”:POI, en la nanopartícula cargada de la invención puede variar dentro de un amplio intervalo; no obstante, en una realización particular, la razón en peso/peso de proteína hidrófoba vegetal (preferiblemente zeína):POI en la nanopartícula cargada de la invención puede estar comprendida entre 1:10-6 y 1:106, preferiblemente entre 1:10-4 y 1:103, y más preferiblemente entre 1:0.001 y 1:100.
Las nanopartículas de matriz y las nanocápsulas vesiculares de núcleo-corteza de la invención son principalmente catiónicas o aniónicas con carga superficial promedio positiva o negativa, respectivamente.
Las nanopartículas aniónicas pueden obtenerse mediante recubrimiento de las nanopartículas con polímeros aniónicos tales como goma arábiga o mediante complejación del polímero aniónico en la matriz o corteza de las nanopartículas. En una realización preferida, el polímero aniónico o polianiónico usado es la goma arábiga.
Procedimiento para producir sistemas particulados poliméricos
En un segundo aspecto, la invención se refiere a un procedimiento para producir una nanoesfera de matriz que comprende una matriz, comprendiendo dicha matriz una proteína hidrófoba vegetal y al menos un disolvente orgánico no volátil miscible en agua, más adelante en el presente documento denominado “procedimiento [1] de la invención”, que comprende poner en contacto una disolución de la proteína hidrófoba vegetal en al menos un disolvente orgánico no volátil miscible en agua con un no disolvente de proteína hidrófoba vegetal, preferiblemente un medio acuoso, con el fin de formar dicha nanoesfera de matriz y en el que la disolución de la proteína hidrófoba vegetal no comprende un disolvente orgánico volátil, en el que la proteína hidrófoba vegetal es una prolamina, y en el que el disolvente orgánico no volátil miscible en agua es propilenglicol o una mezcla de propilenglicol y otros disolventes primarios y/o secundarios. Este procedimiento [1] de la invención produce nanopartículas “vacías” de la invención, es decir, nanopartículas sin producto de interés (POI), particularmente nanoesferas de matriz, en las que la matriz comprende una proteína hidrófoba vegetal y al menos un disolvente orgánico no volátil miscible en agua de la proteína hidrófoba vegetal.
Los detalles del disolvente orgánico no volátil miscible en agua se han definido en la sección de “Definiciones”. Las realizaciones relacionadas con el disolvente orgánico no volátil miscible en agua dado a conocer en el contexto de las nanopartículas de la invención también pueden aplicarse al procedimiento [1] de la invención.
El disolvente orgánico es cualquier disolvente orgánico no volátil miscible en agua adecuado en el que la proteína hidrófoba vegetal puede solubilizarse, preferiblemente un disolvente orgánico no volátil aceptable desde el punto de vista farmacéutico, alimentario o cosmético e incluye un disolvente primario o una mezcla apropiada de al menos un disolvente primario y uno o más more disolventes secundarios. Adicionalmente, el disolvente orgánico puede ser una mezcla más de un disolvente primario. Los ejemplos ilustrativos, no limitativos, de disolventes orgánicos incluyen glicoles y éteres de glicol entre otros.
El término “glicol”, tal como se usa en el presente documento, se refiere a cualquier compuesto orgánico no volátil que contiene dos grupos funcionales hidroxilo (-OH). Los glicoles también se denominan dioles e incluyen alcoholes tales como propilenglicol (PG), polietilenglicol (PEG), etilenglicol, dietilenglicol, etc. PG y PEG son alcoholes no volátiles que pueden estar presentes como líquido (PG) o como sólido dependiendo del peso molecular (PM) del PEG (por ejemplo, PEG6000, PEG10000). Pueden usarse disolventes sólidos (por ejemplo, PEG6000, PEG10000, etc.), por ejemplo, para producir formas farmacéuticas sólidas para la administración de fármacos, tales como supositorios, por ejemplo, supositorios rectales que comprenden, por ejemplo, fármacos antipiréticos, o supositorios vaginales (óvulos) que comprenden, por ejemplo, agente antifúngicos, entre otros, y se formarán nanopartículas cuando la disolución que comprende la proteína hidrófoba vegetal y el disolvente orgánico no volátil miscible en agua entra en contacto con un fluido corporal, por ejemplo, el fluido vaginal o los fluidos del tubo digestivo. Los glicoles útiles en la presente invención como disolventes primarios son aquellos en los que puede disolverse la proteína hidrófoba vegetal. Por tanto, los glicoles en los que no puede disolverse la proteína hidrófoba vegetal son útiles como disolventes secundarios (cuando se mezclan con un disolvente primario en proporción inferior a la requerida para formar nanopartículas) o como no disolvente de proteína hidrófoba vegetal. Por tanto, el glicol usado dependerá de la proteína hidrófoba vegetal específica que va a disolverse. Los disolventes de zeína se dan a conocer en [15]. Disolventes de zeína adecuados son, sin limitación, 1,3-butilenglicol, dietilenglicol, dipropilenglicol, etilenglicol, propilenglicol, trietilenglicol, etc. En una realización particular, el disolvente orgánico es un glicol,
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hidrófoba vegetal en un disolvente orgánico no volátil miscible en agua que comprende un POI con un no disolvente de proteína hidrófoba vegetal, preferiblemente un medio acuoso, es decir, un medio que comprende agua, que actúa como no disolvente de polímero miscible en agua, con el fin de formar las nanopartículas cargadas con dicho POI (“nanopartículas cargadas con POI”). En una realización particular, el no disolvente de proteína hidrófoba vegetal comprende agua, preferiblemente, agua destilada o bidestilada. La razón de volumen entre el disolvente de proteína (alcohol, por ejemplo, PG) y el no disolvente de proteína (por ejemplo, agua) [disolvente:no disolvente] puede variar dentro de un amplio intervalo, normalmente entre 1:0,001 (v/v) y 1:5000 (v/v), preferiblemente entre 1:4 (v/v) y 1:5 (v/v).
La etapa de poner en contacto la disolución o suspensión de proteína hidrófoba vegetal en el disolvente orgánico no volátil miscible en agua que comprende POI con el medio no disolvente de proteína se realiza a una temperatura adecuada, comprendida normalmente entre 1ºC y 150ºC, preferiblemente, entre 10ºC y 40ºC, y más preferiblemente entre 15ºC y 25ºC.
Posteriormente, si es necesario, la suspensión de nanopartículas cargadas con POI así obtenida se somete a un tratamiento adecuado para eliminar el disolvente orgánico no volátil miscible en agua con el fin de obtener una suspensión no disolvente de proteína, preferiblemente una suspensión acuosa, de nanopartículas cargadas con POI libre de polioles. La eliminación del disolvente orgánico no volátil miscible en agua (preferiblemente poliol) puede realizarse mediante métodos convencionales conocidos por el experto en la técnica incluyendo, por ejemplo, centrifugación o diálisis, etc.; en una realización particular, se centrifuga la suspensión de nanopartículas cargadas con POI para eliminar el PG. Sin embargo, cuando el disolvente es PG no es necesario eliminarlo puesto que puede usarse en seres humanos mediante las vías oral o parenteral.
En una realización preferida, el medio comprende además un tensioactivo y/o un polímero polianiónico.
Según el procedimiento [2] de la invención, con el fin de obtener (“nanopartículas cargadas con POI”), se pone en contacto una disolución o suspensión de zeína en disolvente orgánico no volátil que comprende un POI en forma de suspensión o disolución con un no disolvente de proteína hidrófoba vegetal, preferiblemente con un medio acuoso, es decir, un medio que comprende agua, que actúa como no disolvente de zeína miscible en agua, espontáneamente o con agitación magnética. Los ejemplos ilustrativos, no limitativos, de dichas condiciones de operación incluyen agitar, a temperatura ambiente, durante un periodo de tiempo adecuado, por ejemplo, desde 1 hasta 30 minutos.
Alternativamente, debido a la posibilidad de que la proteína hidrófoba vegetal forme nanopartículas autoensambladas in situ (ZSNP), la invención proporciona un procedimiento adicional para producir una nanoesfera de matriz que comprende una matriz y un producto de interés (POI), comprendiendo dicha matriz una proteína hidrófoba vegetal y al menos un disolvente orgánico no volátil miscible en agua, que comprende poner en contacto una disolución o suspensión orgánica que comprende dicho POI y dicha proteína hidrófoba vegetal, en el que dicha disolución o suspensión orgánica comprende un disolvente no volátil miscible en agua, con un fluido corporal, por ejemplo, fluido gastrointestinal, sangre, fluido intravítreo, fluido vaginal etc., y, por consiguiente, se forman directamente nanopartículas autoensambladas in situ de la proteína hidrófoba vegetal cargadas con POI (ZSNP cargadas). Este procedimiento produce nanopartículas “cargadas” de la invención, concretamente nanoesferas de matriz autoensambladas in situ cargadas con al menos un POI. Según este procedimiento, se pone en contacto una disolución o suspensión orgánica que comprende un POI y una proteína hidrófoba vegetal, en al menos un disolvente no volátil miscible en agua con un fluido corporal acuoso, en el que la proteína hidrófoba vegetal es una prolamina, y en el que el disolvente orgánico no volátil miscible en agua es propilenglicol o una mezcla de propilenglicol y otros disolventes primarios y/o secundarios.
Este procedimiento es útil cuando el POI es un compuesto hidrófobo, hidrófilo o anfifílico. En resumen una disolución
o suspensión orgánica que comprende un POI y una proteína hidrófoba vegetal en un disolvente no volátil miscible en agua se obtiene mezclando una disolución o suspensión de dicho POI (que puede obtenerse disolviendo o dispersando el POI en un disolvente no volátil miscible en agua o en un medio acuoso en el que la cantidad de medio acuoso es inferior a la cantidad necesaria de medio acuoso para formar nanopartículas) con una disolución de dicha proteína hidrófoba vegetal en un disolvente orgánico no volátil miscible en agua, en condiciones adecuadas para obtener dicha disolución o suspensión que comprende un POI y una proteína hidrófoba vegetal, particularmente zeína, en un disolvente no volátil miscible en agua.
Los ejemplos ilustrativos, no limitativos, de dichas condiciones de operación para obtener la disolución o suspensión de POI:proteína en un disolvente orgánico no volátil incluyen agitar a temperatura ambiente, durante un periodo de tiempo adecuado, por ejemplo, desde 1 hasta 30 minutos, preferiblemente de aproximadamente 20 minutos, normalmente, inferior a 15 minutos, preferiblemente de aproximadamente 5 minutos. Aunque los disolventes de dichas disoluciones o suspensiones (la disolución o suspensión del POI y la disolución de la proteína hidrófoba vegetal) pueden ser diferentes, en la práctica se prefiere que el disolvente de ambas disoluciones o suspensiones sea el mismo; en una realización particular, dicho disolvente es un poliol tal como PG.
Los detalles del POI se han mencionado anteriormente en la sección “Definiciones”. Los detalles de la proteína hidrófoba vegetal, una prolamina, más preferiblemente zeína, se han mencionado anteriormente en relación con el
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hidrófoba vegetal y al menos un disolvente orgánico no volátil miscible en agua, denominado más adelante en el presente documento “procedimiento [3] de la invención”, que comprende poner en contacto una disolución, suspensión o emulsión que comprende dicho POI y dicha proteína hidrófoba vegetal en al menos un disolvente orgánico no volátil miscible en agua, con un no disolvente de proteína hidrófoba vegetal, preferiblemente un medio acuoso, con el fin de formar dicha nanocápsula vesicular de núcleo-corteza y en el que la disolución, suspensión o emulsión que comprende la proteína hidrófoba vegetal y el producto de interés no comprende un disolvente orgánico volátil, en el que la proteína hidrófoba vegetal es una prolamina, y en el que el disolvente orgánico no volátil miscible en agua es propilenglicol o una mezcla de propilenglicol y otros disolventes primarios y/o secundarios. La disolución, suspensión o emulsión que comprende un POI y una proteína hidrófoba vegetal, se pone en contacto con el no disolvente de proteína, preferiblemente un medio acuoso, en ausencia o en presencia de un tensioactivo u otros excipientes. En una realización particular, la disolución, suspensión o emulsión que comprende un POI y una proteína hidrófoba vegetal, preferiblemente zeína, se pone en contacto con un medio acuoso en presencia de un tensioactivo.
El procedimiento [3] de la invención produce nanopartículas “cargadas” de la invención, concretamente, “nanocápsulas vesiculares de núcleo-corteza” cargadas con al menos un POI. El POI puede estar dentro de la nanocápsula o adsorberse sobre la superficie de la nanocápsula de corteza.
Los detalles del POI se han definido en la sección “Definiciones”.
El POI puede estar en estado líquido, semisólido o sólido. En una realización particular, dicho POI es un aceite. Las nanocápsulas de núcleo-corteza, preferiblemente las nanocápsulas de zeína (ZSNC) pueden obtenerse mediante o bien una técnica de nanoprecipitación in situ-deposición en superficie o una técnica de emulsificación-deposición en superficie in situ. La técnica de nanoprecipitación in situ-deposición en superficie se usa cuando el aceite es miscible con PG, y la técnica de emulsificación-deposición en superficie in situ cuando el material aceitoso es inmiscible con PG.
En otra realización particular, dicho POI se disuelve, emulsiona o dispersa en un disolvente orgánico no volátil miscible en agua en el que se disolvió la proteína hidrófoba vegetal. En otra realización particular, dicho POI es un fármaco, un cosmético o un producto alimenticio en forma de una disolución o suspensión aceitosa o en forma de una disolución o dispersión en un disolvente inmiscible en agua.
En otra realización particular, dicho POI es un excipiente, por ejemplo parafina líquida o un lípido fundido tal como cera. Dicho excipiente está contenido en el núcleo de la nanocápsula vesicular de núcleo-corteza.
Según el procedimiento [3] de la invención, dicho POI puede ser, como ejemplo, (i) un aceite volátil tal como aceite de menta esencial, eugenol, aceite de canela, aceite de tomillo (Thymus vulgaris) o sus componentes químicos (es decir, mentol, mentona, etc.) que son miscibles con disolventes orgánicos no volátiles que comprenden una proteína hidrófoba vegetal, lo que conduce a la formación de una disolución orgánica que contiene aceite y proteína; (ii) aceites volátiles tales como aceite esencial de limón o sus componentes químicos (es decir, limoneno) que son inmiscibles con disolventes orgánicos no volátiles que comprenden una proteína hidrófoba vegetal, lo que conduce a la formación de una emulsión que contiene gotitas de aceite y disolución de proteína (iii) aceites no volátiles o ácidos grasos, en estado líquido, semisólido o sólido, por ejemplo ácido oleico o ácido linoleico, que son miscibles o inmiscibles con disolventes orgánicos no volátiles que comprenden una proteína hidrófoba vegetal, lo que conduce a la formación de una disolución o emulsión orgánica de dicho aceite en la disolución de proteína.
Los detalles del disolvente orgánico no volátil miscible en agua se han mencionado anteriormente en relación con el procedimiento [1] de la invención. En una realización particular, el disolvente orgánico no volátil miscible en agua es propilenglicol (PG).
Los detalles de la proteína hidrófoba vegetal se han mencionado anteriormente en relación con el procedimiento [1] de la invención. La proteína hidrófoba vegetal es una prolamina, preferiblemente zeína.
Todas las realizaciones dadas a conocer en relación con el procedimiento [1] de la invención también pueden aplicarse al procedimiento [3] de la invención.
Según el procedimiento [3] de la invención, se pone en contacto una disolución, suspensión o emulsión que comprende un POI y una proteína hidrófoba vegetal con un no disolvente de proteína hidrófoba vegetal, preferiblemente con un medio acuoso, en ausencia o presencia de un tensioactivo o en presencia de otros excipientes. Este procedimiento es particularmente útil cuando el POI es un compuesto hidrófobo, hidrófilo o anfifílico.
En resumen, una disolución, suspensión o emulsión que comprende un POI y una proteína hidrófoba vegetal se obtiene mezclando, disolviendo o emulsionando un POI en una disolución orgánica de una proteína hidrófoba vegetal en un disolvente orgánico no volátil miscible en agua en condiciones adecuadas para obtener dicha disolución, suspensión o emulsión que comprende un POI y una proteína hidrófoba vegetal.
El disolvente orgánico no volátil miscible en agua que va a mezclarse tanto con el POI como con la disolución de la
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En una realización preferida, el medio comprende además un tensioactivo y o un polímero polianiónico.
Aunque no es necesario usar tensioactivos para producir las nanocápsulas vesiculares de núcleo-corteza proporcionadas por la presente invención, en la práctica puede ser de interés usar un tensioactivo, por ejemplo, uno hidrófilo, hidrófobo o mezclas de los mismos, con el fin de obtener el HLB adecuado. Los ejemplos ilustrativos, no limitativos, de tensioactivos que pueden usarse dentro del contexto de la presente invención incluyen tensioactivos no iónicos, por ejemplo, polisorbatos (es decir, líquidos aceitosos derivados de sorbitano pegilado esterificado con ácidos grasos, por ejemplo, ácido láurico, ácido palmítico, ácido esteárico, ácido oleico, etc.; se hace referencia a ésteres de sorbitano sencillo (no pegilado) con ácidos grasos mediante el nombre “Span”), derivado de polioxietileno de monolaurato de sorbitano (Tween 20), derivado de polioxietileno de oleato de sorbitano (Tween 80), etc., tensioactivos aniónicos, por ejemplo, dodecilsulfato de sodio (SDS), etc., copolímeros de bloque a base de óxido de etileno y óxido de propileno comercializados como Pluronics por BASF, poli(alcohol vinílico) (PVA), etc. En una realización particular, el tensioactivo es TPGS (succinato de alfa-tocoferilo esterificado con PEG1000). La cantidad del tensioactivo puede variar dentro de un amplio intervalo; no obstante, en una realización particular, la concentración de tensioactivo está comprendida entre el 0,001% y el 50% (p/v), preferiblemente entre el 0,01% y el 10% (p/v), más preferiblemente entre el 0,05% y el 5% (p/v).
Esta etapa se realiza a una temperatura adecuada, normalmente comprendida entre 1ºC y 100ºC, preferiblemente, entre 15ºC y 50ºC.
La disolución, suspensión o emulsión que contiene una proteína hidrófoba vegetal y un producto de interés disuelto, suspendido o emulsionado en un medio, comprendiendo dicho medio al menos un disolvente orgánico no volátil miscible en agua y, opcionalmente, un tensioactivo y, opcionalmente, un medio acuoso, en la que la cantidad de medio acuoso es inferior a la cantidad necesaria de medio acuoso para formar nanopartículas, en la que el medio que comprende al menos un disolvente orgánico no volátil miscible en agua no comprende un disolvente orgánico volátil y en la que la cantidad de proteína hidrófoba vegetal está comprendida entre el 0,01% y el 50% (p/v), preferiblemente entre el 0,01% y el 40% (p/v), más preferiblemente entre el 0,01% y el 30% (p/v), todavía más preferiblemente entre el 0,01% y el 20% (p/v), todavía más preferiblemente entre el 0,01% y el 15% (p/v), incluso más preferiblemente entre el 0,01% y el 10% (p/v), incluso más preferiblemente entre el 0,01% y el 5% (p/v), lo más preferido entre el 0,01% y el 2,5% (p/v), en la que la proteína hidrófoba vegetal es una prolamina, y en la que el disolvente orgánico no volátil miscible en agua es propilenglicol o una mezcla de propilenglicol y otros disolventes primarios y/o secundarios, constituye un aspecto adicional de la presente invención. En una realización preferida la proteína hidrófoba vegetal de dicha disolución, suspensión o emulsión se selecciona de hordeína, secalina, zeína, kafirina, panicina, orzenina y avenina; más preferiblemente se selecciona de hordeína, secalina, zeína, kafirina y avenina; aún más preferiblemente se selecciona de zeína, hordeína y kafirina; lo más preferiblemente es zeína. En otra realización, la cantidad de proteína hidrófoba vegetal en dicha disolución, suspensión o emulsión es mayor de 0,1% (p/v), al menos 0,2% (p/v), al menos 0,5% (p/v), al menos 1% (p/v), al menos 5% (p/v), al menos 10% (p/v), al menos 15% (p/v), al menos 20% (p/v), al menos 25% (p/v), al menos 30% (p/v), al menos 35% (p/v), al menos 40% (p/v) y no más del 50% (p/v). En otra realización la cantidad de proteína hidrófoba vegetal está comprendida entre 0,01% y 50% con la condición de que cuando la proteína hidrófoba vegetal es gliadina, entonces la cantidad de proteína hidrófoba vegetal es mayor de 0,1%. Dicha disolución, suspensión o emulsión debe poder formar nanopartículas de proteína hidrófoba vegetal cuando se mezcla con una cantidad apropiada de no disolvente de proteína hidrófoba vegetal, preferiblemente agua. Dicha disolución, suspensión o emulsión orgánica puede usarse para producir nanopartículas cargadas con POI, principalmente nanocápsulas de núcleo-corteza en las que dicha corteza comprende una proteína hidrófoba vegetal y al menos un disolvente orgánico no volátil miscible en agua, tras entrar en contacto con un no disolvente de proteína hidrófoba vegetal, preferiblemente un medio acuoso, preferiblemente con un fluido biológico. En una realización particular, el disolvente orgánico no volátil miscible en agua es propilenglicol, y el no disolvente de proteína comprende agua, y preferiblemente es un fluido biológico. En una realización preferida, el medio comprende una mezcla binaria o terciaria de un disolvente orgánico no volátil miscible en agua. En una realización preferida, la proteína hidrófoba vegetal es una prolamina, preferiblemente zeína. En una realización preferida, el disolvente orgánico no volátil miscible en agua es un poliol, preferiblemente es un glicol, más preferiblemente propilenglicol. En una realización preferida, la disolución o suspensión comprende además un tensioactivo y/o un polímero polianiónico.
Si se desea, las nanopartículas de la invención, tanto las que están cargadas con un POI (nanopartículas cargadas con POI) como las que no están cargadas (nanopartículas “vacías”), pueden incorporar un antioxidante, por ejemplo, ácido ascórbico (vitamina C), etc., en su formulación para el fin de aumentar su estabilidad con respecto a la temperatura y oxidación. En este caso, dicho antioxidante podría encapsularse conjuntamente con el POI (cuando sea apropiado) o en el recubrimiento de las nanopartículas de la invención; con ese fin, dichos procedimientos [1] a
[3] de la invención se adaptarán adecuadamente para incorporar el antioxidante en la formulación de las nanopartículas, por ejemplo, añadiendo el antioxidante al medio no disolvente de proteína, preferiblemente medio acuoso, usado para producir las nanopartículas.
Adicionalmente, si se desea, dichos procedimientos [1], [2] y [3] de la invención pueden incluir un polímero o molécula aniónica, por ejemplo, polisacáridos aniónicos (por ejemplo, pectina, goma arábiga) o sales polianiónicas que pueden asociarse con las nanopartículas de la invención para obtener nanopartículas aniónicas. Dichas nanopartículas aniónicas pueden obtenerse recubriendo nanopartículas con dichos polímeros o moléculas aniónicas
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o mediante complejación de los polímeros o moléculas aniónicas en la matriz o corteza de las nanopartículas.
Adicionalmente, si se desea, dichos procedimientos [1], [2] y [3] de la invención pueden incluir una etapa de secado para secar la suspensión que contiene las nanopartículas así formadas, con el fin de obtener las nanopartículas de la invención, es decir, tanto las nanopartículas cargadas con POI como las nanopartículas “vacías”, en forma de un polvo. En una realización particular, dicha etapa de secado se realiza mediante liofilización. Esta forma de presentación de dichas nanopartículas contribuye a su estabilidad y es además particularmente útil para su aplicación final en alimentos sólidos, tales como harina, pan, productos de masa, cereales, leche en polvo, etc., así como en productos y composiciones farmacéuticas y/o cosméticas.
Prácticamente puede usarse cualquier método o técnica convencional para secar suspensiones que contienen nanopartículas para realizar esta etapa de secado; sin embargo, en una realización particular, el secado de la suspensión que contiene nanopartículas se lleva a cabo por medio de secado por pulverización o por medio de liofilización. Este tratamiento se lleva a cabo generalmente añadiendo un agente protector adecuado de dichas nanopartículas, tal como un sacárido, por ejemplo, lactosa, trehalosa, manitol, sacarosa, maltodextrina, glucosa, sorbitol, maltosa, etc., y mezclas de los mismos con la suspensión de las nanopartículas. Dicho agente protector protege las nanopartículas de la invención frente a la degradación térmica así como la oxidación durante el proceso de secado.
La razón de “proteína hidrófoba vegetal, preferiblemente zeína:sacárido” en peso puede variar dentro de un amplio intervalo; sin embargo, en una realización particular, la razón de “proteína hidrófoba vegetal, preferiblemente zeína:sacárido” en peso está comprendida entre 1:1 y 1:1000, preferiblemente es de aproximadamente 1:1-5.
Asimismo, en una realización particular, la disolución que contiene el sacárido podría contener además un agente antioxidante, tal como ácido ascórbico (vitamina C), etc.; en este caso, la razón de “proteína hidrófoba vegetal, preferiblemente zeína:sacárido:agente antioxidante” en peso podría ser de 1:0,01-1000:0.001-100, preferiblemente de aproximadamente 1:1-5:0,2.
Tal como se mencionó anteriormente, el experto en la técnica entenderá que una nanopartícula cargada de la invención puede incorporar uno o más POI en la misma nanopartícula siempre que dichos POI no sean incompatibles entre sí. Con ese fin, los procedimientos [1], [2] y [3] se modificarán apropiadamente para incorporar los POI en la misma disolución de disolvente orgánico no volátil miscible en agua que comprende la proteína hidrófoba vegetal, o en la misma disolución, suspensión o emulsión que comprende la proteína hidrófoba vegetal y otro POI, o, alternativamente, en diferentes preparaciones.
Las nanopartículas obtenidas según el procedimiento [1], [2] ó [3] de la invención se dan a conocer por el presente documento.
En un cuarto aspecto, la invención se refiere a una disolución que contiene una proteína hidrófoba vegetal en un medio, comprendiendo dicho medio al menos un disolvente orgánico no volátil miscible en agua y, opcionalmente, un medio acuoso, en la que la cantidad de medio acuoso es inferior a la cantidad necesaria de medio acuoso para formar nanopartículas; en la que el medio que comprende al menos un disolvente orgánico no volátil miscible en agua no comprende un disolvente orgánico volátil y en la que la cantidad de proteína hidrófoba vegetal está comprendida entre el 0,01% y el 50% (p/v) con la condición de que cuando la proteína hidrófoba vegetal es gliadina, entonces la cantidad de proteína hidrófoba vegetal es mayor del 0,1%, en la que la proteína hidrófoba vegetal es una prolamina, y en la que el disolvente orgánico no volátil miscible en agua es propilenglicol o una mezcla de propilenglicol y otros disolventes primarios y/o secundarios.
En un quinto aspecto, la invención se refiere a una disolución, suspensión o emulsión que contiene una proteína hidrófoba vegetal y un producto de interés disuelto, suspendido o emulsionado en un medio, comprendiendo dicho medio al menos un disolvente orgánico no volátil miscible en agua y, opcionalmente, un tensioactivo y, opcionalmente, un medio acuoso, en la que la cantidad de medio acuoso es inferior a la cantidad necesaria de medio acuoso para formar nanopartículas, en la que el medio que comprende al menos un disolvente orgánico no volátil miscible en agua no comprende un disolvente orgánico volátil y en la que la cantidad de proteína hidrófoba vegetal está comprendida entre el 0,01 y el 50% (p/v), en la que la proteína hidrófoba vegetal es una prolamina, y en la que el disolvente orgánico no volátil miscible en agua es propilenglicol o una mezcla de propilenglicol y otros disolventes primarios y/o secundarios.
En un sexto aspecto, la invención se refiere a una suspensión de nanopartículas según la invención en un medio, comprendiendo dicho medio al menos un disolvente orgánico no volátil miscible en agua y un no disolvente de proteína hidrófoba vegetal, tal como un medio acuoso, y que no comprende un disolvente orgánico volátil, en la que la proteína hidrófoba vegetal es una prolamina, y en la que el disolvente orgánico no volátil miscible en agua es propilenglicol o una mezcla de propilenglicol y otros disolventes primarios y/o secundarios.
Aplicaciones
Las nanopartículas de la invención tienen muchas propiedades que las hacen potencialmente útiles en una amplia variedad y diversidad de industrias, por ejemplo, en las industrias farmacéutica, cosmética, agrícola o alimentaria,
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como sistema para la administración de productos de interés a diferentes superficies, por ejemplo, bucal, tubo digestivo, cabello, nasal, oral, rectal, cutánea, vaginal, etc.
Se ha considerado una ventaja importante la formación espontánea de las nanopartículas a base de una proteína hidrófoba vegetal mediante una técnica de autoensamblaje in situ. Esto permitiría la fabricación de grandes lotes industriales de nanopartículas para la administración de productos de interés para diferentes aplicaciones.
Los ejemplos ilustrativos, no limitativos de dichas propiedades de las nanopartículas de la invención incluyen la facilidad para obtener las nanopartículas sin el uso de disolventes orgánicos volátiles y sonicación para disolver proteínas hidrófobas o una técnica de evaporación aplicada para eliminar estos disolventes. Esto permitiría la adición directa de los nanosistemas recién preparados a cualquier producto final. Además, las nanopartículas de zeína autoensambladas tienen una alta capacidad para incorporar diferentes tipos de moléculas con diferentes propiedades fisicoquímicas incluyendo alta eficacia de encapsulación de productos de interés, tales como compuestos hidrófilos, hidrófobos o anfifílicos pequeños o grandes. El uso de un disolvente orgánico no volátil miscible en agua o una mezcla de los mismos, que tienen un alto poder de solubilidad para zeína y otras proteínas hidrófobas vegetales, pueden actuar como plastificantes para potenciar la capacidad bioadhesiva a las superficies de la mucosa y por tanto permitir la administración de fármacos eficaz a la mucosa. Además, una aplicación interesante se refiere a la posibilidad de la administración directa de una disolución, suspensión o emulsión de proteína hidrófoba vegetal que contiene POI a los fluidos corporales, lo que permitiría la formación in situ de las nanopartículas y el posterior atrapamiento de la molécula, por ejemplo una inyección subcutánea de un disolvente orgánico no volátil miscible en agua biocompatible que contiene una proteína hidrófoba vegetal, preferiblemente zeína, y moléculas terapéuticas para la administración permitirían la formación in situ de nanoimplantes.
En una realización particular, las nanopartículas de la invención permiten la incorporación directa de un POI en composiciones agrícolas, cosméticas, alimentarias o farmacéuticas.
Las nanopartículas de la invención pueden presentarse en forma de una suspensión, preferiblemente en un medio acuoso, o, alternativamente, pueden presentarse en forma de un polvo seco, manteniendo el POI en un estado estable y permitiendo su almacenamiento durante largos periodos de tiempo (particularmente, para su incorporación en preparaciones alimenticias sólidas).
Por tanto, en un séptimo aspecto, la invención se refiere a una composición, en lo sucesivo en el presente documento “composición de la invención”, que comprende dos elementos:
a) un primer elemento seleccionado del grupo que consiste en (i) al menos una nanopartícula según el primer aspecto de la invención; (ii) una disolución según el cuarto aspecto de la invención; (iii) una disolución, suspensión o emulsión según el quinto aspecto de la invención; y (iv) una suspensión según el sexto aspecto de la invención, y
b) un segundo elemento que consiste en un vehículo, particularmente un vehículo agrícola, cosmética o farmacéuticamente aceptable o un vehículo adecuado para alimentos. En una realización preferida, la composición se selecciona de una composición farmacéutica, una composición cosmética, una composición agrícola y una composición alimenticia.
En una realización particular, la partícula de la invención es una nanopartícula “vacía” de la invención, es decir, una nanopartícula de la invención sin un POI, tal como i) una nanoesfera de matriz que comprende una matriz, comprendiendo dicha matriz una proteína hidrófoba vegetal, preferiblemente zeína, y al menos un disolvente orgánico no volátil miscible en agua. En otra realización particular, la partícula de la invención es una nanocápsula vesicular de núcleo-corteza, comprendiendo dicha nanocápsula vesicular de núcleo-corteza un núcleo y una corteza, comprendiendo dicha corteza una proteína hidrófoba vegetal y al menos un disolvente orgánico no volátil miscible en agua, y comprendiendo dicha nanocápsula vesicular de núcleo-corteza un núcleo, comprendiendo dicho núcleo un excipiente en estado sólido, semisólido o líquido.
En otra realización particular, la nanopartícula de la invención es una nanopartícula “cargada” de la invención, es decir, una nanopartícula de la invención cargada con un POI, tal como (i) una nanoesfera de matriz que comprende un POI y una matriz, comprendiendo dicha matriz una proteína hidrófoba vegetal, preferiblemente zeína, y al menos un disolvente orgánico no volátil miscible en agua, (ii) una nanocápsula vesicular de núcleo-corteza que comprende un POI en el núcleo y una corteza, comprendiendo dicha corteza una proteína hidrófoba vegetal, preferiblemente zeína, y al menos un disolvente orgánico no volátil miscible en agua, o (iii) una combinación de (i) y (ii). En una realización particular, dicho POI es un POI que tiene actividad agrícola, cosmética, nutricional y/o terapéutica. Los detalles de dicho POI se han mencionado en la sección “Definiciones”.
En otra realización particular, la composición de la invención es una composición agrícola; con ese fin, dicha composición comprende una nanopartícula “cargada” de la invención que comprende un POI susceptible de usarse en el campo agrícola, en el sentido más amplio, por ejemplo, un producto fitosanitario para controlar plagas y patógenos, un agente de potenciación del crecimiento de plantas, etc., por ejemplo, un herbicida (glifosato, etc.), un insecticida (por ejemplo, lambda-cihalotrina, etc.), un fungicida (por ejemplo, Mancozeb), etc., o un antitranspirante en el caso de nanopartículas “vacías”, etc., y un vehículo aceptable en agricultura que comprende uno o más
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excipientes adecuados para su aplicación; la composición agrícola puede formularse en forma de un gel, suspensión, etc., usando los vehículos conocidos por el experto en la técnica.
En otra realización particular, la composición de la invención es una composición cosmética; con ese fin, dicha composición comprende nanopartículas “vacías” de la invención, por ejemplo, nanopartículas vacías para su uso en productos para el moldeado del cabello tales como fijadores, moldeadores del cabello, etc., o nanopartículas “cargadas” de la invención que comprenden un POI que tiene actividad cosmética o susceptibles de usarse con fines cosméticos, o mezclas de los mismos, y un vehículo cosméticamente aceptable que comprende uno o más excipientes adecuados para su administración mediante una vía adecuada, tal como, por ejemplo, mediante la vía tópica; la composición cosmética puede formularse en forma de cremas para el cuidado de la piel, lociones, polvos, perfumes, pintalabios, esmalte de uñas de manos y pies, maquillaje facial y de ojos, toallitas húmedas, líquidos para ondulación permanente, lentes de contacto de color, tintes para el cabello, sprays y geles para el cabello, desodorantes, desinfectante para las manos, productos para bebés, aceites de baño, baños de burbujas, sales de baño, suspensiones, mantecas y muchos otros tipos de productos. Puede encontrarse información sobre excipientes adecuados para la formulación de composiciones cosméticas así como sobre la producción de dichas composiciones cosméticas en el libro “Manual de Cosmetología”, por Octavio Díez Sales, 1ª edición, 1998, Editorial Videocinco, S.A. Los ejemplos ilustrativos, no limitativos de POI usados en la industria cosmética incluyen los productos ya mencionados en la sección “Definiciones”.
En otra realización particular, la composición de la invención es una composición alimenticia, tal como una preparación alimenticia sólida, líquida o semisólida; con ese fin, dicha composición comprende una nanopartícula “cargada” de la invención que comprende un POI que tiene actividad nutricional y un vehículo para su uso en alimentos. Alternativamente, la composición de la invención puede incorporarse en un producto alimenticio; por tanto, en otro aspecto, la invención se refiere a un producto alimenticio que comprende una composición de la invención, concretamente, una composición que comprende una nanopartícula “cargada” de la invención, comprendiendo dicha nanopartícula un POI que tiene actividad nutricional y un vehículo para su uso en alimentos. El producto alimenticio puede encontrarse en forma líquida, semisólida o sólida. Los ejemplos ilustrativos de productos alimenticios que pueden enriquecerse o fortalecerse con la composición de la invención incluyen leche y derivados de la misma (yogures, quesos, cuajadas, etc.), zumos, mermeladas, productos de panadería y masa, pan, carne fermentada, salsas, etc. De manera similar, la composición de la invención puede incorporarse en un producto alimenticio para animales, por ejemplo, en piensos. En una realización particular, el producto alimenticio es un nutracéutico (es decir, un producto derivado de fuentes alimenticias que proporciona beneficios para la salud extras además del valor nutricional básico encontrado en los alimentos), particularmente un alimento funcional, es decir, un alimento en el que se ha añadido un nuevo ingrediente o un ingrediente existente para dar como resultado un nuevo producto que tiene una nueva función a menudo relacionada con la mejora de la salud o la prevención de enfermedades.
En otra realización particular, la composición de la invención es una composición farmacéutica; con ese fin, dicha composición comprende una nanopartícula “cargada” de la invención que comprende un POI que tiene actividad terapéutica o susceptible de usare con fines terapéuticos, y un vehículo farmacéuticamente aceptable que comprende uno o más excipientes o vehículos. El POI que está presente en la nanopartícula “cargada” de la invención puede quedar atrapado o encapsulado dentro de la nanopartícula (es decir, nanoesfera o nanocápsula) o, alternativamente, el producto de interés puede adsorberse sobre o conjugarse a la superficie de la nanopartícula.
Los ejemplos de composiciones farmacéuticas incluyen composiciones líquidas, sólidas o semisólidas.
Las composiciones farmacéuticas comprenderán excipientes adecuados para cada formulación y se prepararán convencionalmente mediante métodos conocidos por los expertos en la técnica. Los excipientes se elegirán según la forma de dosificación farmacéutica seleccionada. Puede encontrarse una revisión de las diferentes formas de dosificación farmacéutica de fármacos y de su preparación en el libro “Tratado de Farmacia Galénica”, por C. Faulí i Trillo, 10 Edición, 1993, Luzán 5, S.A. de Ediciones.
La dosis de nanopartículas “cargadas” de la invención que va a administrarse a un sujeto que necesita tratamiento con el POI puede variar dentro de un amplio intervalo y dependerá, entre otras características, de la naturaleza del POI, de su actividad o potencia, de la cantidad de POI por nanopartícula, etc.; sólo para fines ilustrativos, la dosis de nanopartículas “cargadas” que va a administrarse a un sujeto puede estar comprendida, por ejemplo, entre aproximadamente 0,01 y aproximadamente 100 mg por kg de peso corporal al día, preferiblemente, entre 0,1 y 2 mg por kg de peso corporal al día.
En una realización particular, dicha composición farmacéutica se formula como forma de dosificación farmacéutica adecuada para su administración mediante cualquier vía, por ejemplo, mediante la vía bucal, dental, nasal, ocular, oral, parenteral, rectal, tópica o vaginal. Los ejemplos ilustrativos, no limitativos de dichas formas de dosificación farmacéutica incluyen sólidos (por ejemplo, cápsulas de no gelatina y de gelatina dura y blanda, películas adhesivas, parches dentales adhesivos, supositorios, comprimidos, gránulos, micropartículas, etc.), semisólidos (por ejemplo, cremas, geles, lociones, pomadas, etc.), líquidos (por ejemplo, disoluciones, suspensiones, emulsiones, etc.). En una realización preferida, debido a las propiedades bioadhesivas de las nanopartículas de la invención, la composición farmacéutica se formula en forma de una composición para su administración a través de una vía de
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no complejadas. Las nanopartículas recubiertas con goma arábiga (ZSNP-5 AG y complejo ZSNP-5 AG) tienen cargas de superficie negativas homogéneas. Tabla 1 Características fisicoquímicas de ZSNP. Datos expresados como media ± DE (n=6)
a Tamaño (nm), (±DE) Pico y porcentaje
b PDI c Potencial zeta (mV), (±DE) d % de rendimiento, (±DE)
Pico 1 (nm)
% Pico 2 (nm) %
ZSNP-0,5
111,08 (0,21) 100% 0,115 + 6,67 (0,11) 97,12 (2,21)
ZSNP-1
125,03 (1,22) 100% 0,103 + 24,21 (0,06) 97,83 (1,35)
ZSNP-2,5
143,86 (2,11) 100% 0,123 + 34,90 (0,20) 99,10 (2,29)
ZSNP-5
173,65 (4,22) 95% 3073,65 (22,31) 5% 0,230 + 32,84 (1,79) 96,12 (3,90)
ZSNP-10
211,81 (2,12) 83% 7314,65 (11,21) 17% 0,378 + 38,85 (1,12) 97,70 (2,10)
ZSNP-5 AG
198,97 (5,37) 95% 1823,12 (27,77) 5% 0,211 -6,23 (0,32) 96,10 (1,13)
complejo ZSNP-5 AG
250,11 (3,12) 94% 3453,33 (23,01) 6% 0,291 -8,14 (0,66) 97,35 (2,55)
Z-NP-1 TRAD
188,44 (5,62) 94% 2923,12 (13,33) 6% 0,178 + 33,28 (0,42) 96,00 (0,77)
ZSNP-5 gran escala
173,97 (5,32) 96% 2132,10 (25,69) 4% 0,238 + 32,76 (0,52) 95,13 (2,15)
ZSNP-0,5 a ZSNP-10: nanopartículas de zeína autoensambladas preparadas a partir de diferentes concentraciones de disolución de zeína en propilenglicol (al 0,5, 1, 2,5, 5 y 10% p/v) preparadas a pequeña escala ZSNP-5 AG: nanopartículas de zeína autoensambladas recubiertas con goma arábiga Complejo ZSNP-5 AG: nanopartículas de zeína autoensambladas preparadas mediante complejación entre zeína y 10 goma arábiga Z-NP-1 TRAD: nanopartículas de zeína obtenidas mediante un método de sustitución de disolvente tradicional [29] ZSNP-5 gran escala: nanopartículas de zeína autoensambladas preparadas a gran escala a Determinación del tamaño de las nanopartículas (nm) mediante espectroscopía de correlación fotónica. b Índice de Polidispersidad. 15 c Determinación del potencial zeta mediante anemometría Doppler láser electroforética. d Porcentaje de las nanopartículas formadas a partir de la cantidad inicial de la proteína zeína usada.
EJEMPLO 2 Preparación y caracterización de nanopartículas de zeína autoensambladas obtenidas a partir de diferentes mezclas de disolventes
20 También se usaron mezclas de disolventes no tóxicos biocompatibles y biodegradables para obtener nanopartículas de zeína autoensambladas (ZSNP). Como ejemplo, se usaron una mezcla binaria de propilenglicol y disolventes no volátiles miscibles en PG (es decir, agua o glicerol) u otros tensioactivos líquidos que son miscibles con propilenglicol, tales como Labrasol (caprilocaproíl polioxil-8 glicéridos NF), copolímeros de polioxietilenopolioxipropileno no iónicos (Lutrol L 44 líquido (Poloxamer USP-NF)) o Tween 80, a una concentración que
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una mezcla de PG:glicerol (ZSNP-PG:G), el tamaño de las nanopartículas aumentó en comparación con ZSNPPG:W y se observó un pequeño porcentaje de aglomerados (9%). Este fenómeno se refiere a la alta viscosidad de la disolución de PG:glicerol. El porcentaje de rendimiento de las nanopartículas era muy alto para todas las formulaciones (aproximadamente el 95-98%).
5 En el caso de nanopartículas obtenidas tras la adición de un no disolvente de proteína distinto de agua, los tamaños y los índices de polidispersidad eran superiores a los obtenidos para ZSNP obtenidas con agua. Por tanto, las nanopartículas formadas tras la adición de un no disolvente de proteína distinto de agua eran menos homogéneas en tamaño y mostraban mayor porcentaje de aglomerados que ZSNP obtenidas con agua.
Tabla 2
10 Características fisicoquímica de ZSNP preparadas a partir de mezclas binarias de PG y otros disolventes.
Datos expresados como media ± DE (n=6)
a Tamaño (nm), (±DE) Pico y porcentaje
b PDI c Potencial zeta (mV), (±DE) d % de rendimiento, (±DE)
Pico 1 (nm)
% Pico 2 (nm) %
ZSNP-PG:W
117,11 (0,120) 100% 0,189 + 32,12 (0,41) 96,22 (1,16)
ZSNP-PG:G
125,03 (1,22) 91% 2320,11 (34,21) 9% 0,273 + 30,20 (1,36) 98,13 (0,56)
ZSNPPG:Lab
151,16 (3,71) 100% 0,143 + 31,43 (0,60) 98,10 (3,25)
ZSNP-PG:Lut
143,05 (1,42) 100% 0,220 + 32,73 (1,99) 95,12 (2,10)
ZSNPPG:T80
161,21 (4,60) 100% 0,178 + 34,33 (1,62) 96,55 (3,87)
ZSNPPG:G/G
557,21 Nd 1393,6 nd 0,462 nd nd
ZSNPPG:Lut/Lut
331,82 100% nd 0,339 nd nd
ZSNPPG:Lab/Lab
429,22 Nd 343,75 nd 0,333 nd nd
ZSNP-PG:W: nanopartículas de zeína autoensambladas preparadas a partir de disolución de zeína-PG mezclada con agua mediante la adición de la cantidad de agua adicional requerida.
ZSNP-PG:G: nanopartículas de zeína autoensambladas preparadas a partir de disolución de zeína-PG mezclada 15 con glicerol mediante la adición de la cantidad de agua requerida.
ZSNP-PG:Lab: nanopartículas de zeína autoensambladas preparadas a partir de disolución de zeína-PG mezclada con Labrasol mediante la adición de la cantidad de agua requerida.
ZSNP-PG:Lut: nanopartículas de zeína autoensambladas preparadas a partir de disolución de zeína-PG mezclada con Lutrol L 44 mediante la adición de la cantidad de agua requerida.
20 ZSNP-PG:T80: nanopartículas de zeína autoensambladas preparadas a partir de disolución de zeína-PG mezclada con Tween 80 mediante la adición de la cantidad de agua requerida.
ZSNP-PG:G/G: nanopartículas de zeína autoensambladas preparadas a partir de disolución de zeína-PG mezclada con glicerol mediante la adición de la cantidad de glicerol adicional requerida.
ZSNP-PG:Lut/Lut: nanopartículas de zeína autoensambladas preparadas a partir de disolución de zeína-PG 25 mezclada con Lutrol mediante la adición de la cantidad de Lutrol adicional requerida.
ZSNP-PG:Lab/Lab: nanopartículas de zeína autoensambladas preparadas a partir de disolución de zeína-PG mezclada con Labrasol mediante la adición de la cantidad de Labrasol adicional requerida.
a Determinación del tamaño de las nanopartículas (nm) mediante espectroscopía de correlación fotónica.
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5
10
15
20
25
30
35
40
45
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de 1,1’-dioctadecil-3,3,3’,3’-tetrametilindocarbocianina (zeína:perclorato de 1,1’-dioctadecil-3,3,3’,3’tetrametilindocarbocianina era de 2,5:1, 5:1 y 10:1 p/p, respectivamente)
a Determinación del tamaño de las nanopartículas (nm) mediante espectroscopía de correlación fotónica.
b Índice de Polidispersidad.
c Determinación del potencial zeta mediante anemometría Doppler láser electroforética.
d El porcentaje de las nanopartículas formadas a partir de la cantidad inicial de la proteína zeína usada.
e % de eficacia de encapsulación: porcentaje de la cantidad de perclorato de 1,1’-dioctadecil-3,3,3’,3’tetrametilindocarbocianina encapsulado en ZSNP en relación con la cantidad inicial usada.
f Cantidad de perclorato de 1,1’-dioctadecil-3,3,3’,3’-tetrametilindocarbocianina cargado (g) por mg de nanopartícula (np).
EJEMPLO 6
Encapsulación del antioxidante lipófilo curcumina en ZSNP
6.1 Producción de nanopartículas de zeína autoensambladas (ZSNP) cargadas con curcumina
Con el fin de investigar la capacidad de ZSNP para atrapar moléculas hidrófobas de antioxidantes alimentarios, se seleccionó la curcumina como molécula hidrófoba insoluble en agua. La curcumina (diferuloilmetano) es un polifenol natural obtenido del rizoma de la cúrcuma (Curcuma longa). Para ese fin, se disolvieron 10 mg de curcumina en 10 ml de disolución de zeína en PG con diferentes concentraciones de zeína (al 2,5 y al 5% p/v) o concentraciones similares de zeína en 10 ml de PG que contenía Labrasol al 10% v/v. Entonces, se añadió un ml de disolución de zeína-PG que contenía curcumina a 4 ml de agua bidestilada. Se purificaron la suspensión acuosa final de nanopartículas de zeína cargadas con curcumina (ZSNP-C-2,5 y ZSNP-C-5) o formulaciones preparadas con Labrasol (ZSNP-C-2,5L y ZSNP-C-5L) mediante centrifugación y se recogieron para su caracterización adicional.
6.2 Caracterización de nanopartículas de zeína autoensambladas cargadas con curcumina (ZSNP-C)
Se determinaron el tamaño, el potencial zeta y el rendimiento del procedimiento de preparación de nanopartículas tal como se describió en el ejemplo 1. Con el fin de calcular la eficacia de encapsulación de curcumina, se centrifugaron 1,5 ml de ZSNP cargadas con curcumina recién preparadas a 27.000 x g durante 20 min. y se recogieron los sobrenadantes, se diluyeron con etanol y se sometieron a ensayo para calcular la cantidad libre de curcumina mediante espectrofotometría UV a 425 nm [40] (Shimadzu 1203 UV-VIS). Se estimó la cantidad de curcumina cargada en las nanopartículas como la diferencia entre su concentración inicial añadida y la concentración medida en los sobrenadantes tras la etapa de centrifugación.
6.3 Resultados
6.3.1 Caracterización de nanopartículas de zeína autoensambladas (ZSNP) cargadas con curcumina
La tabla 6 describe las principales características fisicoquímicas de ZSNP cargadas con curcumina. Se ha observado que la presencia de Labrasol disminuía significativamente el tamaño de las nanopartículas si se comparaba el tamaño de tanto ZSNP-C-2,5 como ZSNP-C-5 con las mismas formulaciones que contenían Labrasol (ZSNP-C-2,5L y ZSNP-C-5L). Sin embargo, la presencia de curcumina no afectó significativamente a la carga superficial positiva de las formulaciones. En todos los casos, se obtuvo un rendimiento de nanopartículas alto que era aproximadamente el 95% de la cantidad inicial de zeína que se transformó en estructura nanoparticulada. Generalmente, la eficacia de encapsulación indicó la alta capacidad del método de autoensamblaje para incorporar moléculas hidrófobas pequeñas (curcumina) que oscilaba entre el 65 y el 75%. En este caso, se ha observado que la presencia de Labrasol disminuyó significativamente la eficacia de encapsulación en comparación con formulaciones de nanopartículas obtenidas a partir de disolución de zeína-PG.
Tabla 6
Características fisicoquímicas de ZSNP cargadas con curcumina
Datos expresados como media ± DE (n=6)
a Tamaño (±DE)
(nm), b PDI c Potencial zeta (mV), (±DE) d % de rendimiento, e % de eficacia de encapsulación de
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prepararon muestras control (PG sólo sin zeína) con todos los tipos de aceites tal como se describió anteriormente y se sometieron a ensayo mediante el mismo método.
9.3 Resultados
9.3.1 Caracterización de ZSNC que contienen aceites esenciales miscibles en PG
5 La figura 6 muestra la eficacia de encapsulación de ZSNC catiónicas cargadas con diferentes aceites esenciales. Se ha observado la encapsulación eficaz de los 4 tipos de aceites esenciales cargados en nanocápsulas de zeína obtenidas mediante la técnica de autoensamblaje in situ. Para todos los tipos de aceites, las eficacias de encapsulación oscilaban entre el 85 y el 95%. Estos valores de eficacia de encapsulación son significativamente superiores a los valores encontrados en la bibliografía para aceites esenciales encapsulados en nanopartículas
10 obtenidas mediante un método tradicional [20]. Las muestras control, preparadas en ausencia de zeína, mostraron una eficacia de encapsulación muy baja que indicaba la formación de emulsiones inestables que mostraban una separación de fases y se extraían fácilmente mediante Labrafac CC (tabla 8).
La tabla 8 describe las principales características fisicoquímicas de ZSNC catiónicas cargadas con diferentes aceites esenciales. Se observó que todas las ZSNC que contenían aceites esenciales presentaban un tamaño homogéneo
15 (que oscilaba entre 150-180 nm) y carga superficial positiva. El aspecto final de la suspensión de nanocápsulas es lechoso y homogéneo en el plazo de los primeros 60 min tras su preparación. Por otro lado, muestras control preparadas con PG sólo y sin zeína presentaban un tamaño de gotita muy grande y mostraban separación del aceite en todos los casos. El tamaño de gotita grande constituía aproximadamente el 80-90% de las muestras control que era de 6 a 7 m en el plazo de los primeros 5 min tras su preparación.
20 Tabla 8
Características fisicoquímicas de ZSNC catiónicas y formulaciones control cargadas con aceites esenciales.
Datos expresados como media ± DE (n=6)
a Tamaño (nm), (±DE) Pico y porcentaje
b PDI c Potencial zeta (mV), (±DE) d Aspecto en el plazo de 60 min tras la preparación de la formulación
Pico 1 (nm)
% Pico 2 (nm) %
ZSNC-P
145,11 (0,61) 100% 0,223 + 19,22 ± 0,11 -Lechoso y homogéneo
ZSNC-E
179,03 (4,12) 100% 0,276 + 2,38 ± 0,06 -Lechoso y homogéneo
ZSNC-C
188,16 (1,80) 100% 0,239 + 21,56 ± 0,20 -Lechoso y homogéneo
ZSNC-T
163,69 (2,02) 100% 0,230 + 24,14 ± 1,09 -Lechoso y homogéneo
Control P
411,81 (2,12) 11% 6614,65 (11,21) 89% 0,578 -18,8 ± 3,12 -Aspecto casi transparente -Separación del aceite como capa flotante
Control E
533,97 (32,37) 13% 6723,13 (22,77) 87% 0,567 -30,2 ± 0,38 -Aspecto casi transparente -Separación del aceite como capa inferior
Control C
220,43 (31,12) 8% 3453,33 (23,01) 92% 0,591 -15,1 ± 2,41 -Aspecto casi transparente -Separación
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EJEMPLO 10
Nanocápsulas (ZSNC) y microcápsulas (ZSMC) de núcleo-corteza de zeína autoensambladas catiónicas y aniónicas que contienen aceites esenciales inmiscibles con PG
El aceite de limón es un aceite esencial inmiscible con la disolución de PG/zeína. Por tanto, se optimizó en primer 5 lugar la emulsión de aceite en agua con diferentes tensioactivos y diferentes razones de aceite:disolución de PGzeína (v/v) para obtener un tamaño de gotita en el intervalo de nm o m.
10.1 Preparación y caracterización de emulsiones que contienen aceite de limón en disolución de PG-zeína
Con el fin de obtener emulsiones estables de aceite de limón en disolución de PG-zeína (o/w), se emulsionaron diferentes cantidades de aceite de limón en disolución de PG-zeína (aceite de limón al 5, 10 y 15% v/v en disolución 10 de PG-zeína) en presencia de tensioactivos con sonicación durante 1 min. Los tensioactivos usados fueron Tween 20 o Tween 80 a una concentración final del 2 o el 4% según la siguiente tabla (tabla 10).
Tabla 10
Composición de diferentes tipos de emulsiones de aceite de limón en disoluciones de PG-zeína
Número de muestra de O/W
% de aceite de limón (v/v) en disolución de PG-zeína % de Tween 20 (v/v) en disolución de PG-zeína % de Tween 80 (v/v) en disolución de PG-zeína % de disolución de PG-zeína % de concentración de zeína (p/v)
1
5 2 0 93 2,5
2
10 2 0 88 2,5
3
15 2 0 83 2,5
4
5 4 0 91 2,5
5
10 4 0 86 2,5
6
15 4 0 81 2,5
7
5 0 2 93 2,5
8
10 0 2 88 2,5
9
15 0 2 83 2,5
10
5 0 4 91 2,5
11
10 0 4 86 2,5
12
15 0 4 81 2,5
Entonces, se dejaron las emulsiones de o/w a temperatura ambiente durante 3 días. Tras esto, se monitorizaron el 15 aspecto y los tamaños de partículas para todas las muestras y se visualizaron bajo microscopía óptica.
10.2 Resultados
La siguiente tabla (tabla 11) muestra las características macro y microscópicas de las emulsiones de aceite de limón
indicadas en la tabla 10 (muestras desde 1 hasta 12). Generalmente, todas las muestras de emulsiones preparadas
con Tween 80 mostraban mayor tamaño de gotita en comparación con las muestras preparadas con Tween 20, 20 que oscilaba entre 30 y 50 m. Además, las muestras 1 y 4, que contenían Tween 20, presentaban un tamaño de
gotita más pequeño que era inferior a 2 m. Se analizó el tamaño de las muestras 1 y 4 tal como se describió en el
ejemplo 1. Los resultados demostraron que el tamaño de la emulsión primaria, en la muestra 1, era homogéneo
(400 ± 4,6 nm) incluso tras un mes de incubación a temperatura ambiente. Sin embargo, el tamaño de gotita de la
muestra 4 era de 2,1 ± 0,9 m en el mismo periodo de tiempo. La figura 7 mostró algunos ejemplos de imágenes de 25 microscopía óptica que representan el tamaño de gotita de las partículas para las muestras de emulsiones 1, 4, 7 y
10.
Tabla 11
Caracterización macro y microscópica de emulsiones de aceite de limón
5
10
15
20
25
30
Número de muestra de O/W
Intervalo de tamaño estimado bajo microscopía óptica (m) Observación macroscópica tras 3 días a temperatura ambiente (presencia de separación de fases)
1
Inferior a 1 NO
2
5-10 SÍ
3
10-30 SÍ
4
1-2 NO
5
50-60 SÍ
6
10-30 SÍ
7
5-10 SÍ
8
15-25 SÍ
9
20-30 SÍ
10
30-50 SÍ
11
30-50 SÍ
12
30-50 SÍ
10.3 Preparación y caracterización de microcápsulas y nanocápsulas de núcleo-corteza de zeína autoensambladas catiónicas y aniónicas que contienen aceite de limón
En este caso, se prepararon las nano y microcápsulas mediante la técnica de emulsificación-deposición en superficie in situ. Según los resultados obtenidos a partir de experimentos de optimización de emulsiones de o/w de aceite de limón en disoluciones de zeína, se seleccionaron las muestras 1 y 4 para preparar tanto nanocápsulas (ZSNC-L1) como microcápsulas (ZSMC-L1) de zeína autoensambladas catiónicas de núcleo-corteza, respectivamente. Para ese fin, se prepararon emulsiones (muestras 1 y 4) de aceite de limón en disolución de zeína-PG tal como se describió en la sección 10.1. Entonces, se añadió 1 ml de dicha emulsión a 4 ml de agua bidestilada. Con el fin de obtener nanocápsulas (ZSNC-L2) y microcápsulas (ZSMC-L2) de zeína autoensambladas aniónicas de núcleo-corteza, se añadió 1 ml de disolución acuosa de goma arábiga (al 0,25% p/v) a la suspensión tanto de nanocápsulas como de microcápsulas que estaban recién preparadas, con agitación magnética, durante 5 min. a temperatura ambiente.
Se determinaron el tamaño y el potencial zeta tal como se describió en el ejemplo 1. Por otro lado, con el fin de calcular la eficacia de encapsulación, se prepararon todas las formulaciones mediante el mismo método con aceite de limón marcado fluorescentemente con la sonda fluorescente lipófila perclorato de 1,1’-dioctadecil-3,3,3’,3’tetrametilindocarbocianina a una concentración de 25 g/ml de aceite. Entonces, se calculó la eficacia de encapsulación tal como se describió en el ejemplo 9. Se visualizaron las formulaciones finales de nanocápsulas catiónicas mediante microscopía óptica y microscopía electrónica de transmisión.
10.4 Resultados
La tabla 12 describe las principales características fisicoquímicas de nanocápsulas y microcápsulas de zeína autoensambladas, catiónicas y aniónicas, de núcleo-corteza, recién preparadas (catiónicas: ZSNC-L1 y ZSMC-L1; aniónicas: ZSNC-L2 y ZSMC-L2). Tanto las nanocápsulas (ZSNC-L1) como las microcápsulas (ZSMC-L1) catiónicas presentaron un tamaño homogéneo con un índice de polidispersidad pequeño y estaban cargadas positivamente. Por otro lado, la presencia del polímero aniónico goma arábiga aumentó significativamente el tamaño de las partículas. Sin embargo, se observó que la eficacia de encapsulación de aceite de limón era más alta en el caso de las microcápsulas tanto catiónicas como aniónicas (ZSMC-L1 y ZSMC-L2) en comparación con las nanocápsulas. La figura 8 muestra imágenes de microscopía óptica para ZSNC-L1 y ZSMC-L1 y la figura 9 muestra una imagen de microscopía electrónica de transmisión para ZSNC-L1 catiónicas.
Tabla 12
Características fisicoquímicas de nanocápsulas y microcápsulas de zeína autoensambladas catiónicas y aniónicas de núcleo-corteza
Datos expresados como media ± DE (n=6)
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Claims (1)

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