Tese de mestrado, Engenharia Farmacêutica 2021, Universidade de Lisboa, Faculdade de FarmáciaO crescimento do mercado biofarmacêutico, o interesse em formulações de liberação controlada (CR) combinado com a produção de micropartículas à base de polímero biodegradável, como o Poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) têm sido amplamente estudado para o encapsulamento de biomoléculas. Neste trabalho, duas formulações para o encapsulamento da lisozima em microesferas PLGA foram desenvolvidas e otimizadas, bem como o processo de produção baseado na técnica dupla emulsão evaporação de solvente, água-em-óleo-em-água (W/O/W). Durante o desenvolvimento do processo, foi avaliado a morfologia, a eficiência de encapsulamento (EE), a atividade proteica e a liberação da proteína das microesferas.
A produção da W/O/W consiste na emulsificação da primeira fase aquosa, que contém lisozima dissolvida, com a fase oleosa, solução de PLGA, e de seguida com a segunda fase aquosa. A tecnologia de produção utilizada foi um misturador de alto cisalhamento e um liofilizador. A combinação de PVA e NaCl na fase aquosa externa (W2) mostrou-se a melhor escolha como estabilizante da emulsão. As microesferas obtidas apresentam uma forma esférica, rígidas, o EE foi de ~ 100% e a atividade da proteína foi mantida. Durante as etapas de produção, a etapa de lavagem foi otimizada até a última etapa (stage 4) onde uma superfície limpa foi alcançada. A etapa de tempering, tempo necessário para a evaporação do solvente, é uma etapa crítica para a solidificação das microesferas, sem um tempo adequado nesta etapa as microesferas iram desfazer-se quando a etapa de lavagem fosse realizada.
O desenvolvimento de uma nova formulação de libertação controlada requer meses de pesquisa e estudos de libertação in vitro (IVR) para atingir o perfil de liberação desejado do medicamento. Uma Wmaneira de reduzir esse tempo é tentar prever esses dados com o mínimo de tempo experimental usando modelos empíricos ou matemáticos. A equação de Weibull, modelo empírico, consegue prever o perfil de liberação do medicamento que é controlado pela erosão do polímero juntamente com uma explosão inicial de liberação mínima e uma liberação difusiva mínima, mas dados de IVR em tempo real e acelerados são necessários. O modelo matemático selecionado, uma framework analítica, para a previsão da libertação da substância ativa de microesferas de libertação controlada baseado em valores de parâmetros da matéria-prima e do produto final (microesferas). Com base em um artigo que descreve este modelo, a implementação foi tentada sem sucesso. Apesar deste modelo se encontrar amplamente estudado mais pesquisa é necessária para ajudar a construir um modelo robusto.The growth of the biopharmaceuticals market and the interest of controlled-release (CR) formulations combined with the production of microparticles based on biodegradable polymers such as Poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) have been widely studied for encapsulation of biomolecules. In this work, two different formulations for Lysozyme encapsulations in PLGA microspheres have been developed and optimized as well as the production process based on the double emulsion water-in-oil-in-water (W/O/W) solvent evaporation technique. During the process development, morphology, encapsulation efficiency (EE), protein activity and release of the microspheres were assessed.
The production of the W/O/W consist of the emulsification of the first aqueous phase, that contains dissolved lysozyme, with the oil phase, PLGA solution, and then with the second aqueous phase. The production technology used was the high shear mixer and the lyophilization. The combination of PVA and NaCl in the external aqueous phase (W2) proved to be the best choice in terms of surfactants. The microspheres obtained were spheric, rigid, the EE was close to 100% and the protein activity was maintained. During the production stages, the washing step was optimized until the last stage (stage 4) where the desired condition was achieved - a clean surface. The tempering process, time required for solvent evaporation, is critical for the solidification of the microspheres. Without proper time adjustment in this step, microspheres are not obtained in the subsequent washing step
The development of a new formulation for control delivery requires months of research and in vitro release (IVR) studies to target the desired drug release profile. A way to shorten this time is to predict data with minimal experimental load using empirical or mathematical models. The Weibull Equation can predict the drug release profile controlled by polymer erosion linked with minimal initial burst release and minimal diffusive release but real-time and accelerated IVR data are needed. The selected mathematical model and analytical framework, for the prediction of CR from bulk biodegrading polymer microspheres is based on raw-materials and microspheres material attributes. The implementation of this model however require further research in order to increase its predictions robustness.Com o patrocínio da Empresa Hovione
