Microscopía electrónica de barrido aplicada al estudio de sistemas nanométricos de importancia farmacéutica

STARKLOFF, WALTER; VERONICA BUCALA; GONZALEZ VIDAL, NOELIA; MARIA JULIA YAÑEZ

Bariloche

Congreso; 4º Congreso de la Asociación Argentina de Microscopía (SAMIC 2016); 2016

Asociación Argentina de Microscopía

La tecnología de partículas farmacéuticas constituye una estrategia de formulación promisoria para mejorar la solubilidad acuosa de fármacos cuya biodisponibilidad se vea limitada [1].La reducción del tamaño de partícula a escala nanométrica, y el consecuente aumento de la solubilidad de saturación y superficie expuesta, podrían aumentar dramáticamente la velocidad de disolución y, por ende, mejorar la biodisponibilidad [2]. Actualmente, las técnicas más utilizadas para la medición de tamaño de partícula en sistemas nanométricos de importancia farmacéutica son Espectroscopía de Correlación de Fotones (PCS), Difracción Laser (LD) y Microscopía Electrónica de Barrido (SEM); cada una con sus respectivas ventajas, limitaciones y errores asociados. La técnica PCS resulta más adecuada para la medición de partículas a escala nanométrica, y otorga mediciones de elevada exactitud, de manera rápida y sencilla, mediante la asociación del movimiento browniano de las partículas dispersas con su respectivo diámetro. Por otro lado, LD es una técnica robusta, que permite detectarpartículas micrométricas y/o agregados, basándose en aproximaciones matemáticas y el conocimiento de los parámetros ópticos de la muestra a analizar. La microscopía SEM es una técnica ampliamente utilizada para el estudio de superficies a escala nanométrica. Su empleo en sistemas particulados adquiere relevancia por la información que esta técnica brinda referente a la caracterización morfológica y de tamaños de partícula.El análisis de imágenes (IA) a partir de SEM involucra la cuantificación de las partículas seleccionando descriptores de tamaño adecuados para cada sistema en particular [3].El objetivo del presente trabajo consistió en la comparación de las técnicas, en cuanto a su versatilidad para la medición de tamaño de partículas, y la posible aplicación complementaria o auxiliar de las mismas. Para ello, se analizó una suspensión de nanocristales de Ivermectina desarrollada para tal fin, estabilizada mediante el agregado de un surfactante (Tween 80) y un polímero (polivinilpirrolidona). Para la medición por PCS se empleó un equipo Malvern ZS90, con cuba de poliestirenoa 25° C,y en el rango de concentración de partículas apropiado (mediante dilución de las muestras con agua ultrapurificada). La determinación por LD se llevó a cabo en equipo HORIBA LA-950V2, utilizando agua desmineralizada como blanco y agente dispersante, y ajustando los parámetros técnicos específicos (agitación, circulación, etc.) para evitar la formación de aglomerados y/o disolución de la partícula. Para el estudio por SEM, la muestra fue preparada tomando una alícuota de la suspensión de nanocristales, la cual se colocó sobre vidrios cubreobjeto y se dejó secar a temperatura ambiente. Posteriormente la muestra se metalizó con Au en unsputtercoater (SPI). La observación se llevó a cabo en un microscopio LEO EVO 40-XVP, operado a 10kV. De cada muestra se tomaron imágenes en distintas áreas a fin de lograr representatividad en los resultados. El procesamiento y análisis de imágenes se realizó utilizando el software AnalySis Pro.Las técnicas LD y PCS presentan las mediciones como porcentaje en volumen, asumiendo esfericidad de las partículas. Los tamaños hallados por SEM-IA se transformaron a volumen, basándose en la misma premisa, a los fines comparativos. Los nanocristales de IVM presentan una apariencia esférica, con diversidad de tamaños menores a una micra (Imagen 1). Para la evaluación de los resultados se realizaron distribuciones de tamaño acumulativas (Gráfico 1). En el mismo, se observan los resultados obtenidos utilizando las diferentes técnicas y expresando los tamaños en función de la descripción por clases prestablecida por cada una de ellas. La clasificación de tamaños de partículas para SEM-IA se realizó teniendo en cuenta las respectivas clases definidas por LD (SEM-LD) y PCS (SEM-PCS). En el gráfico 1 se observa una significativa similitud entre los resultados de LD y SEM, independientemente de la clasificación utilizada. Por otro lado, la distribución acumulativa obtenida por PCS muestra una clara tendencia a tamaños de partícula menores, debido a la presencia de micelas de surfactante en el sistema coloidal analizado. Estas micelas colapsan durante el procesamiento de la muestra para SEM, y su tamaño se encuentra fuera del rango de detección de LD, motivos por los cuales no pueden ser observadas por estas dos técnicas.193 Acta Microscopica, Vol. 25 Supp. A., 20164° Congreso de la Asociación Argentina de Microscopía (SAMIC 2016)De acuerdo a lo observado, la esfericidad de los nanocristales de IVM pudo evidenciarse por SEM y, de acuerdo con la suposición de esfera equivalente, los resultados obtenidos por LD son significativamente cercanos a los correspondientes de SEM. Los resultados de PCS se ven influenciados por la presencia de micelas. Este aspecto debería ser considerado cuando se estudian este tipo de sistemas por PCS. Si bien la técnica cuenta con una sensibilidad adecuada para sistemas nanométricos, debe considerarse la composición del sistema coloidal para evitar estimaciones erróneas del tamaño de los nanocristales.