Producción y caracterización de nanoburbujas para aplicaciones farmacéuticas

GALLO LOREANA; HÉLÈNE DUPEUX; EDUARDO LOPEZ; BUCALÁ, VERÓNICA

Congreso; Exposición y Congreso Internacional de Farmacia y Bioquímica; 2019

IntroducciónEn los últimos años la producción de nanoburbujas (NBs, burbujas con tamaños menores a 1 µm) ha tomado gran relevancia y son utilizadas para diferentes aplicaciones.1,2 En el área farmacéutica el uso de NBs también está cobrando interés. Por ejemplo, la incorporación de NBs de oxígeno en solución salina ha demostrado en animales una potenciación en la producción de ATP y efectos antiinflamatorio y de neuroprotección.3 Por lo cual, se espera que las NBs puedan cumplir un rol importante en el tratamiento de Alzheimer, Parkinson, esclerosis múltiple y asma. También han sido estudiadas como portadores de principios activos para el tratamiento de cáncer de pulmón, el tamaño nanométrico permite dirigir el tratamiento a los poros de las células cancerosas4.Diferentes técnicas de producción de variada complejidad y caracterización de NBs se encuentran descriptas en la literatura. Azevedo et al.1 han reportado la producción de NBs mediante una técnica simple de descompresión. Este método se basa en introducir continuamente un gas a través de agua almacenada en un reactor donde pueda controlarse la presión. Luego de un tiempo que permita asegurar la saturación del agua, se despresuriza el sistema haciendo pasar el líquido por una restricción que genera microburbujas (MBs) y NBs. El líquido con las burbujas se recolecta en una columna de vidrio en la cual las MBs se desplazan hacia la parte superior y las NBs permanecen en la parte inferior. Posteriormente, después de un tiempo de separación, el líquido conteniendo NBs se recolecta desde la sección inferior de la columna de vidrio. En este proceso se identifican diversas variables del proceso que pueden ser modificadas para regular el tamaño y concentración de NBs. Una vez obtenidas, se requiere entrenamiento para detectar la presencia y evaluar la concentración de NBs. Recientemente se han reportado técnicas sencillas para medir de manera indirecta la concentración de NBs, basadas en mediciones simples de densidad y viscosidad del líquido con NBs que son contrastadas con las correspondientes a agua sin NBs.5 En este contexto, en el presente trabajo se evaluaron los parámetros de producción de NBs utilizando la técnica de descompresión con el objetivo de conocer en forma exploratoria la influencia de los distintos parámetros del proceso sobre la calidad de las NBs obtenidas. Además, se evaluó la homogeneidad y estabilidad de las NBs en el tiempo mediante microscopía óptica sin necesidad de uso de colorantes. Materiales y métodosPara la producción de NBs se utilizó agua obtenida por osmosis inversa. Un volumen de 300 ml se colocó en un vaso de vidrio que se introdujo en el reactor de acero inoxidable. Se empleó aire comprimido como gas y se fijó la presión del mismo en 2,5 bar.1 Se estudió a dos niveles la influencia del tiempo en el cual el gas fluye dentro del líquido (A: 40 y 80 min) y el tiempo de separación entre las MBs y NBs (B: 5 y 10 min) (Tabla 1). Para la medición de densidad y viscosidad se emplearon un picnómetro de vidrio y un viscosímetro de Ostwald, respectivamente. Se utilizó un microscopio óptico con cámara digital donde la observación se realizó a muestras obtenidas desde la superficie, sección media, pared y fondo de un frasco de vidrio conteniendo 60 ml de agua provenientes de la parte inferior de la columna de vidrio del generador de burbujas. Las muestras se observaron ni bien se obtuvieron (tiempo 0) y luego de ser almacenadas durante dos horas en el frasco cerrado.Resultados y discusión Los valores de densidad y viscosidad para el agua sin NBs fueron 0.9851±0.0001 g/cm3 y 0.967±0.009 cP, respectivamente. Las muestras (1-4) mostraron valores menores (Tabla 1) lo que indica presencia de burbujas4. Las imágenes de microscopía confirmaron la existencia de NBs a tiempo 0 (Fig. 1) donde todas las muestras presentaron NBs en la zona media (Tabla 1). Esto indica una ubicación preferencial de la NBs. La muestra 3 mostró la mayor cantidad de NBs y de menor tamaño. Para esta misma muestra, las NBs también se encontraron en el fondo y en la pared del recipiente (Tabla 1). Por otro lado, las NBs resultaron ser estables ya que se observaron en todas las muestras a las 2 horas, aunque se detectaron en otras posiciones de la columna de agua. Para la muestra 1 las NBs se observaron en el mismo lugar. Las NBs de la muestra 2 abandonaron la superficie y el medio y se alojaron en el fondo, y las de las muestras 3 y 4 se ubicaron en la pared. En relación a los resultados de densidad y viscosidad, la muestra 2 exhibió los valores más bajos y en la fotografía mostró burbujas de mayor tamaño, lo cual sugiere que el menor valor en la densidad y viscosidad se relaciona con presencia de burbujas más grandes. Se ha reportado que tiempos de flujo de gas largos tienden a producir burbujas grandes que suelen arrastrar con ellas burbujas pequeñas.1 Además, el menor tiempo de separación promueve la menor presencia de NBs. Esto indica que un tiempo de flujo de gas largo junto con un tiempo de separación corto no son parámetros recomendables para la producción de NBs. Por otro lado, las muestras 3 y 4 mostraron valores de densidades y viscosidades más altos lo cual sugiere la presencia de burbujas más pequeñas. El tiempo de separación de 10 min surge como una condición favorable para obtención de NBs, para estas muestras un tiempo de 40 min de flujo de gas parece ser más eficiente ya que las burbujas se pudieron evidenciar en tres de las cuatro zonas estudias a tiempo 0 y luego de 2 horas se mantuvieron estables y se encontraron en la pared del recipiente. A partir de este estudio se pudo conocer que las NBs pueden presentar diferente distribución en el recipiente donde se las coloque dependiendo de las condiciones con las cuales se las produzca. Además, mostró que las condiciones utilizadas en la muestra 3 resultaron las más favorables para la producción de NBs. Los conocimientos generados sientan bases para la obtención y caracterización de NBs que podrían ser utilizadas en futuras investigaciones farmacéuticas.