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Tibolona é um esteróide sintético muito utilizado na terapia de reposição hormonal em mulheres na pós-menopausa, o qual possui a propriedade de se cristalizar em dois grupos espaciais (polimorfismo), dependendo do solvente de cristalização. O objetivo desse trabalho foi obter as diferentes modificações polimórficas desse esteróide sintético e caracterizá-las pelas típicas técnicas sensíveis à estrutura, tais quais TG, DSC, difratometria de raios X pelo método do pó, microscopia Raman, espectroscopia FTIR, microscopia óptica com luz polarizada e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados confirmam que duas formas polimórficas puras da tibolona foram cristalizadas: forma I, monoclínica, obtida pela recristalização em acetona e água, e forma II, triclínica, recristalizada em tolueno ou hexano. Foram detectadas diferenças substanciais comparando-se os polimorfos no que se refere às suas propriedades de estado sólido. As análises microscópicas permitiram a perfeita distinção entre os polimorfos, pois ambos apresentam birrefringência, mas possuem morfologia e propriedades ópticas distintas. Os resultados da espectroscopia vibracional confirmam a existência de diferenças conformacionais. A difratometria de raios X pelo método do pó, aliada ao refinamento pelo método de Rietveld, mostrou-se uma técnica adequada para análise quantitativa de misturas dos polimorfos de tibolona. Os estudos de termogravimetria mostraram que os cristais monoclínicos apresentam maior estabilidade térmica que os triclínicos. Pela calorimetria exploratória diferencial foi possível caracterizar a menor estabilidade térmica dos cristais triclínicos, com a presença de três eventos endotérmicos nesses cristais, na faixa de 144 a 170 ºC. Análises por microscopia Raman, difratometria de raios X em altas temperaturas e DSC no modo modulado, mostraram que não há evidências de transições polimórficas relacionadas a esses três eventos térmicos, mas de alterações na estrutura química da tibolona. Estudos dinâmicos e isotérmicos de interação tibolona e excipientes por TG, DSC e cromatogradia líquida de alta eficiência (CLAE) indicaram maior suscetibilidade à degradação da forma triclínica que da forma monoclínica. Foi observado que a ação do excipiente palmitato de ascorbila sobre a estabilidade da tibolona depende da forma polimórfica utilizada. O estudo também mostrou que a compactação reduz a estabilidade química de ambas as formas cristalinas da tibolona. Fatores como preparo de amostra, condições experimentais e ocorrência de misturas de fases, os quais foram capazes de introduzir artefatos nos resultados de estudos de sistemas polimórficos, foram revisados e caracterizados. Tibolone is a synthetic steroid widely used in hormone replacement therapy in postmenopausal women presenting the property of crystallizing in two space groups (polymorphism), depending on the solvent used in the crystallization procedure. The aim of this work was to obtain different polymorphic modifications of the synthetic steroid tibolone and to characterize them by means of typical structure-sensitive analytical techniques, such as Thermogravimetry (TG), Differential Scanning Calorimetry (DSC), X-ray powder diffractometry (XRPD), Raman microscopy, FTIR spectroscopy, Polarizated Light Microscopy and Scanning Electron Microscopy (SEM). The results confirm that two pure polymorphic forms for tibolone were crystallized: Form I, monoclinic, obtained by recrystallisation from acetone and water and Form II, triclinic, recrystallised from tolune or hexane. Substantial differences were detected comparing the polymorphs with regard to their solid-state properties. Microscopic analysis enabled the perfect distinction between polymorphs, since both present birefringence, but have different morphology and optical properties. Results from vibrational spectroscopy, confirmed the existence of conformational differences. X-ray powder diffractometry allied to the refinement by Rietveld method has shown to be an appropriate technique for quantitative analysis of tibolone polymorphs mixtures. Studies of thermogravimetric analysis showed that the monoclinic form present greater thermal stability than the triclinic one. By differential scanning calorimetry it was possible to characterize the lower thermal stability of the triclinic crystalline form, with the presence of three endothermic events in these crystals ranging from 144 to 170ºC. Raman microscopy, high temperature X-ray diffractometry and modulated DSC analysis showed no evidence of polymorphic transitions related these three thermal events, but changes in chemical structure of tibolone instead. Also, tibolone-excipients dynamic and isothermal interaction studies by TG, DSC and High Performance Liquid Chromatography (HPLC) indicated that the triclinic tibolone form presents a greater susceptibility to chemical degradation than the monoclinic form. The excipient ascorbil palmitate was shown to affect the tibolone stability differently depending on the polymorphic form used. This study also showed that compactation decreases the chemical stability of both crystalline forms of tibolone. Factors such as sample preparation, experimental conditions and the occurrence of phase mixtures, which were able to introduce artifacts in the results of studies of polymorphic systems, were reviewed and characterized.

The antiparasitic niclosamide has shown promising anticancer activity in preclinical studies against several types of cancer, such as colorectal and prostate. Thus, the objective of this work was to develop innovative formulations for the repositioning of niclosamide as an anticancer agent. In chapter I, a critical review of the literature on the physicochemical properties of the drug was carried out, in addition the results of clinical studies against colorectal and prostate cancer. Besides, a review was carried out on studies that developed formulations containing this drug, as well as hypotheses to improve the biopharmaceutical performance of this molecule. In chapter II, the development of solid amorphous dispersion containing niclosamide was carried out. Drug/polymer solutions were acoustic levitated and characterized by synchrotron X-ray light. This set allowed fast, high quality measurements, as well as the identification of niclosamide recrystallization. Plasdone® and Soluplus® demonstrated better properties to form amorphous dispersions, with the latter showing superior solubility enhancement. The study showed that the developed formulation increased the apparent saturation solubility of niclosamide in water by two times. In chapter III the objective was the development, physicochemical characterization and in vitro anticancer activity of a niclosamide nanoemulsion, having HCT-116 cells as a cellular model. Preliminary results indicated Capmul® MCM C8 as the best liquid lipid for the system, but the first nanoemulsions containing this lipid were not stable to justify its usage. On the other hand, Miglyol® 812 indicated to be a suitable liquid lipid for the system. The niclosamide nanoemulsion (~200 nm) with Miglyol® 812 and poloxamer 188 was stable for 56 days, with a monomodal particle size distribution. Cell viability assay against HCT-116 cells demonstrated that niclosamide cytotoxicity is time and concentration dependent. Results herein obtained encourage further research to understand and optimize niclosamide performance as an anticancer drug substance. O antiparasitário niclosamida tem apresentado promissora atividade anticâncer em estudos pré- clínicos contra diversos tipos de câncer, como coloretal e próstata. Assim, o objetivo deste trabalho foi desenvolver formulações inovadoras para o reposicionamento da niclosamida como agente anticâncer. No capítulo I foi realizada revisão crítica da literatura sobre as propriedades físico-químicas do fármaco, além de resultados de estudos clínicos da niclosamida contra câncer de coloretal e de próstata. Além disso, foi feita revisão sobre estudos que desenvolveram formulações contendo esse fármaco, bem como hipóteses para melhorar o desempenho biofarmacêutico dessa molécula. No capítulo II foi realizado o desenvolvimento de dispersão solida amorfa contendo niclosamida. Soluções de fármaco/polímero foram levitadas em levitador acústico e caracterizadas por raios-X de luz síncrotron. Este conjunto permitiu medições rápidas e de alta qualidade, bem como identificação de recristalização da niclosamida. Plasdone® e Soluplus® demonstraram melhores propriedades para formar as dispersões amorfas, com o último apresentando aumento de solubilidade superior. O estudo mostrou que a formulação desenvolvida aumentou em duas vezes a solubilidade aparente de saturação da niclosamida em água. No capítulo III o objetivo foi o desenvolvimento, a caracterização físicoquímica e atividade anticâncer in vitro de uma nanoemulsão de niclosamida, tendo células HCT-116 como modelo celular. Resultados preliminares indicaram o Capmul® MCM C8 como o melhor lipídio líquido para o sistema, mas as primeiras nanoemulsões contendo este lipídio não foram estáveis para justificar seu uso. Por outro lado, Miglyol® 812 indicou ser um lipídio líquido adequado para o sistema. A nanoemulsão de niclosamida (~200 nm) com Miglyol® 812 e poloxâmero 188 foi estável por 56 dias, com distribuição monomodal do tamanho de partícula. O ensaio de viabilidade celular contra células HCT-116 demonstrou que a citoxicidade da niclosamida é dependente do tempo e da concentração. Os resultados aqui obtidos encorajam mais pesquisas para entender e otimizar o desempenho da niclosamida como uma substância anticancerígena.

A baixa solubilidade aquosa dos insumos farmacêuticos ativos (IFA) é um grande desafio no desenvolvimento de formulações farmacêuticas, pois pode resultar em biodisponibilidade insuficiente e variável. Diversas estratégias de modificação do estado sólido dos compostos ativos, têm sido propostas para incrementar a solubilidade de fármacos pouco solúveis em água. Dentre as estratégias abordadas a ispersão sólida (DS) é uma das formas mais promissoras de aumentar a solubilidade, dissolução e a biodisponibilidade de IFAs com baixa solubilidade aquosa. O efavirenz (EFV) é um inibidor não nucleosídeo da transcriptase reversa (NNRTI) e um dos componentes da terapia antirretroviral de alta atividade (HAART), sendo parte da primeira linha de tratamento de infecções do vírus HIV tipo 1. O antirretroviral está classificado como pertencente à classe II do SCB, e exibe baixa solubilidade aquosa (solubilidade menor que 10 µg/mL) e alta permeabilidade com absorção dependente da taxa de dissolução, resultando em biodisponibilidade oral baixa e variável. A administração de fármacos pouco solúveis na forma de DS é um método atraente para aumentar a biodisponibilidade in vivo. Neste estudo, um método de triagem rápida por evaporação de solvente foi empregado para preparar DS de EFV, variando-se proporções em misturas compostas pelos carreadores, polivinilpirrolidona K-28/32 (PVP K-28/32), copovidona (CoPVP), hidroxipropilmetilcelulose ftalato (HPMCP-50, HPMCP-55 e HPMCP-55s), poloxâmero 188 (P188) e poloxâmero 407 (P407). A solubilidade das DS foi avaliada por meio do método do equilíbrio (shake-flask), onde selecionou-se os polímeros P188 e P407 que conduziram a uma elevada capacidade de saturação em meio aquoso, superior a 1.000 vezes ao fármaco puro. As propriedades físico-químicas e do estado sólido das amostras foram avaliadas por meio de calorimetria exploratória diferencial (DSC); termogravimetria (TG); espectroscopia do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), difratometria de raios X pelo método do pó (DRXP) e ensaios de dissolução com emprego do aparato IV USP. Os resultados de DRXP demonstraram que os carreadores P188 e P407 foram capazes de estabilizar o EFV na forma amorfa nas DS, fato esse evidenciado pela ausência de picos característicos do antirretroviral. The low aqueous solubility of the active pharmaceutical ingredient (API) is a major challenge in the development of pharmaceutical formulations as it may result in insufficient and variable bioavailability. Several strategies for modifying the solid-state of the active compounds have been proposed to increase solubility of drugs that are poorly soluble in water. Among the strategies approaches, solid dispersion (SD) is one of the most promising ways to increase solubility, dissolution and bioavailability of APIs with low aqueous solubility. Efavirenz (EFV) is a non-nucleoside reverse transcriptase inhibitor (NNRTI) and one of the components of highly active antiretroviral therapy (HAART), being part of the first line of treatment of type 1 HIV virus infections. The antiretroviral is classified as belonging to BCS class II, and exhibits low aqueous solubility (solubility less than 10 µg / mL) and high permeability with dissolution ratedependent absorption, resulting in low and variable oral bioavailability. Drug delivery of poorly aqueous soluble drugs in form SD is an appealing method to increase in vivo bioavailability. In this study, a fast screening method of solvent evaporation method was used to prepare EFV SD, varying the proportions in mixtures composed by the carriers polyvinylpyrrolidone K-28/32 (PVP K-28/32), copovidone (CoPVP), hydroxypropylmethylcellulose phthalate (HPMCP-50, HPMCP-55 e HPMCP-55s), poloxamer 188 (P188) e poloxamer 407 (P407). The solubility of the samples was evaluated by the method of equilibrium (shake-flask), wherein the polymers P188 and P407 were selected due to the capacity to promote high saturation in aqueous medium, 1,000 times superior to the pure drug. The physicochemical and solid-state properties of the samples were evaluated by differential scanning calorimetry (DSC); thermogravimetry (TG); Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray powder diffraction (XRPD) and dissolution assays using the IV USP apparatus. The results of XRPD demonstrated that the carriers P188 and P407 were able to stabilize the EFV in amorphous form in the SD, a fact evidenced by the absence of characteristic peaks of the antiretroviral.

Os nanocristais são partículas de fármacos cristalinos, com tamanho médio na faixa de submicrons, geralmente entre 200 e 500 nm, estabilizados por agentes estéricos ou eletrostáticos adsorvidos na superfície das partículas do fármaco. Sua dimensão reduzida proporciona propriedades especiais, como a adesividade às mucosas e o aumento de área superficial e da solubilidade de saturação, o que melhora significativamente a biodisponibilidade de fármacos pouco solúveis em água. Outra aplicação emergente dos nanocristais é na melhoria da entrega e da retenção de fármacos em tecidos e células tumorais. Estudos demonstraram que o flubendazol é um fármaco capaz de induzir a morte celular em tumores malignos e retardar o seu crescimento, por meio da alteração que provoca na estrutura dos microtúbulos e pela inibição da polimerização da tubulina. Foi demonstrada sua atividade antiproliferativa em linhagens de leucemia, mieloma, câncer intestinal, câncer de mama e neuroblastoma. O flubendazol é também um fármaco eficaz contra os helmintos, demonstrando atividade superior na eliminação dos vermes adultos, quando comparado com a dietilcarbamazina. Embora o flubendazol pareça ser uma molécula promissora, é um fármaco praticamente insolúvel em água (0,005 mg/mL). Para atingir o efeito terapêutico desejado, é necessário o desenvolvimento de uma formulação com melhores solubilidade e biodisponibilidade. Nesse sentido, o presente trabalho apresenta o preparo e a caracterização físico-química de nanocristais de flubendazol por meio da microfluidização. Foram realizados ensaios exploratórios para avaliar a performance de diferentes agentes estabilizantes nas suspensões: o polissorbato 80, o polaxamer 188 e o D-α tocoferol polietilenoglicol 1.000 succinato (TPGS). A avaliação da distribuição do tamanho de partícula foi realizada por espalhamento de luz laser (LLS), espalhamento de luz dinâmica (DLS), análise de rastreamento de nanopartículas (NTA) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A utilização do TPGS favoreceu a obtenção de uma nanossuspensão com o menor diâmetro hidrodinâmico médio das partículas, de 253,9 ± 3,0 nm. Nos estudos exploratórios, também foram determinados os parâmetros ótimos de moagem do microfluidizador, sendo estabelecidos: 35.000 psi de pressão, temperatura do produto de 30°C (± 5°C) e tempo de recirculação de 2 horas/100 gramas. Objetivando alcançar o menor diâmetro hidrodinâmico médio dos nanocristais, executou-se um planejamento estatístico no qual foi avaliada a influência da concentração de flubendazol (% p/p) e de TPGS (% p/p) na formulação. A análise revelou a significativa influência da concentração do TPGS na redução do tamanho de partícula e na estabilidade físico-química da nanossuspensão. Ensaios complementares de solubilidade demonstraram que o nanocristal proporcionou incremento na solubilidade de 2,3 e 3,2 e 5,2 vezes em HCl 0,1 N, tampão fosfato pH 6,8 e tampão fosfato salino pH 7,4, respectivamente. No ensaio de dissolução conduzido em HCl 0,1 N e 0,1% TPGS, observou-se significativo incremento, de 41% de fármaco dissolvido após 60 minutos, quando comparado com o flubendazol micronizado. As características do estado sólido do nanocristal foram avaliadas por meio de análise térmica (calorimetria exploratória diferencial e termogravimetria) e difratometria de raios X, não sendo observadas significativas alterações da estrutura cristalina. O presente trabalho também avaliou a efetividade dos nanocristais de flubendazol em tumores de pulmão, demonstrando sua expressiva capacidade de retardar o crescimento e diminuir o tamanho desses tumores em camundongos xenotransplantados. Nanocrystals are drug particles with an average size in the sub-micron range, generally between 200 and 500 nm, stabilized by steric or electrostatic agents adsorbed on the surface of the drug particles. The reduced size provides special properties such as mucosal adhesiveness, increase in surface area and saturation solubility, which significantly improves the bioavailability of poorly water-soluble drugs. Another emerging application of nanocrystals is in the enhancement of drug delivery and retention in tumor tissues. Studies have shown that flubendazole is a drug capable of inducing cell death in malignant tumors and decelerating their growth, by altering the structure of the microtubules and inhibiting the tubulin polymerization. Antiproliferative activity has been demonstrated in leukemia, myeloma, intestinal cancer, breast cancer and neuroblastoma lines. In addition, flubendazole is also an effective drug against helminths, demonstrating superior activity in eliminating adult worms when compared to diethylcarbamazine. Although flubendazole appears to be a promising molecule, it is an insoluble drug in water (0.005 mg / mL). To achieve the desired therapeutic effect, it is necessary the development of a formulation with better solubility and bioavailability. In this context, the present research reports the physico-chemical preparation and characterization of flubendazole nanocrystals through microfluidization. Exploratory experiments were carried out to evaluate the performance of different stabilizing agents in formulations: polysorbate 80, polaxamer 188 and D-α tocopherol polyethylene glycol 1000 succinate (TPGS). The determination of the particle size distribution determination was performed by laser light scattering (LLS), dynamic light scattering (DLS), nanoparticle scanning (NTA) and scanning electron microscopy (SEM). The use of TPGS favored the preparation of a nanosuspension with the lowest mean hydrodynamic size of the particles, of 253.9 ± 3 nm. In the exploratory studies, the optimum grinding parameters were also determined: 35,000 psi of microfluidizer pressure, product temperature of 30 ° C (± 5 ° C) and recirculation time of 2 hours for each 100 grams of suspension. In order to reach the lowest average hydrodynamic diameter, a statistical design was applied in which the influence of flubendazole concentration (% w / w) and TPGS (% w / w) on the formulation was evaluated. The analysis revealed a significant influence of TPGS concentration on the particle size reduction and on the physicochemical stability of the nanosuspension. Complementary solubility tests showed that the nanocrystal provided an increase in solubility of 2.3, 3.2 and 5.2-fold in 0.1 N HCl, phosphate buffer pH 6.8 and phosphate buffer saline pH 7.4, respectively. In the dissolution test performed in 0.1 N HCl with 0.1% TPGS, a 41% increase of the drug dissolved after 60 minutes was achieved, when compared to micronized flubendazole. The solid-state characteristics of the nanocrystal were accessed through thermal analysis (differential scanning calorimetry and thermogravimetry) and X-ray diffraction and the results indicated that the crystal structure was not significantly altered. This research also evaluated the action of flubendazole nanocrystals in lung tumors, demonstrating expressive ability to retard growth and decrease the size of these tumors in xenotransplanted mice.

Polímeros naturais têm sido amplamente utilizados como excipientes farmacêuticos, principalmente por serem biocompatíveis e renováveis. O objetivo deste estudo foi investigar a aplicação da resina poliuretânica derivada do óleo de mamona (RPDOM) em formas farmacêuticas gastrorretentivas de liberação controlada. O trabalho aqui apresentado está dividido em quatro capítulos. O capítulo 1 trata-se de uma visão geral sobre a aplicação dos poliuretanos como sistemas de liberação de fármacos, enfatizando os estudos contendo poliuretanos do óleo de mamona. O capítulo 2 trata-se de uma revisão sistemática sobre sistemas gastrorretentivos de liberação de fármacos. O capítulo 3 trata do desenvolvimento e da caracterização da RPDOM contendo fármaco na sua matriz. Domperidona e cloridrato de verapamil foram escolhidos como fármacos modelos devido ao potencial uso desses em formulações gastrorretentivas. Os estudos físico-químicos mostraram que parte da domperidona interagiu quimicamente com a RPDOM. Visto que não é possível a quebra dessa ligação química durante o estudo de dissolução, parte do fármaco ficou indisponível para liberação. Por outro lado, o verapamil foi incorporado com sucesso na RPDOM pelo método de evaporação do solvente. O verapamil interagiu através de forças intermoleculares com o polímero e esse sistema mostrou um promissor perfil de dissolução. O capítulo 4 trata do desenvolvimento de matrizes monolíticas flutuantes, contendo verapamil como fármaco modelo, espuma de polipropileno como excipiente de baixa densidade e um blend da RPDOM e da celulose microcristalina como sistema matricial. A capacidade de flutuação in vitro das matrizes e o controle da liberação do fármaco foram demonstrados. Por fim, a RPDOM mostrou-se um polímero promissor para o uso em sistemas de liberação controlada de fármacos devido a sua hidrofobicidade e para o uso em sistemas gastrorretentivos flutuantes devido à sua baixa densidade. Natural polymers have been extensively used as pharmaceutical excipients mainly due to their biocompatibility and renewability. The aim of this study was to investigate the application of polyurethane resin from castor oil (PU) in controlled release gastroretentive dosage forms. The work presented herein is divided in four chapters. Chapter 1 is an overview of the application of polyurethanes as drug delivery systems, emphasizing studies containing castor oil-based polyurethanes. Chapter 2 is a systematic review of gastroretentive drug delivery systems. Chapter 3 is about the development and characterization of the PU containing drug in its matrix. Domperidone and verapamil hydrochloride were chosen as model drugs due to their potential use in gastroretentive formulations. Physicochemical studies showed that part of domperidone interacted chemically with PU. Since it is not possible a cleavage of the chemical bond between domperidone and the polyurethane during the dissolution study, part of the drug was not available for release. On the other hand, verapamil was successfully incorporated into PU by solvent evaporation method. Verapamil interacted by intermolecular forces with the polymer and this system showed a promising drug dissolution profile. Chapter 4 shows the development of floating monolithic matrices, containing verapamil as model drug, polypropylene foam as low-density excipient and a blend of PU and microcrystalline cellulose as matrix-forming polymers. The in vitro buoyancy capability of the matrices and the ability to control drug release were demonstrated. Finally, PU proved to be a potential polymer to be used in controlled drug delivery systems due to its hydrophobicity and in gastroretentive floating systems due to its low density.