Obtenção de blendas de pectina com ácido tartárico e aditivos plastificantes

  • Número do pedido da patente:
  • BR 10 2012 021844 5 A2
  • Data do depósito:
  • 23/08/2012
  • Data da publicação:
  • 10/06/2014
Inventores:
  • Classificação:
  • A61K 31/732
    Prepara??es medicinais contendo ingredientes ativos orgânicos; / Carboidratos; A??cares; Derivados dos mesmos; / Polissacar?deos, i.e. tendo mais de cinco radicais sacar?dios ligados entre si por liga??es glicos?dicas; Seus derivados, p. ex. ?teres, ?steres; / Pectina;
    ;
    C08B 37/06
    Prepara??o de polissacar?deos n?o abrangidos pelos grupos ; Seus derivados; / Pectina; Seus derivados;
    ;

OBTENÇÃO DE BLENDAS DE PECTINA COM ÁCIDO TARTÁRICO E ADITIVOS PLASTIFICANTES. A presente patente de privilégio de invenção se refere a uma nova modalidade de blenda composta por pectina e ácido tartárico contendo aditivos plastificantes (manitol e/ou sorbitol) sendo de baixatoxidade, portanto apresentando alto nível de segurança, podendo ter vários usos, sobretudo na composição de medicamentos, cosméticos e alimentos. A presente patente de privilégio de Invenção trata ainda do processo segundo o qual a blenda é obtida. Segundo as análises de DMA, o módulo de elasticidade (Yong) para as blendas desenvolvidas foram compatíveis com a formação de um filme com excelentes características de elasticidade e resistencia. Este resultado sugere que a blenda que contém os aditivos plastificantes propostos é bastante resistente à deformação. "OBTENÇÃO DE BLENDAS DE PECTINA COM ÁCIDO TARTÁRICO E ADITIVOS PLASTIFICANTES" se caracteriza pela possibilidade abrangente de utilizar a blenda como filme polimérico com emprego na indústria químico/farmacêutica, alimentícia e cosmética.

Página de 2

Documento

“OBTENÇÃO DE BLENDAS DE PECTINA COM ÁCIDO TARTÁRICO E ADITIVOS PLASTIFICANTES”

A presente patente de privilégio de invenção caracteriza-se por uma nova modalidade de blenda composta por pectina e ácido tartárico contendo aditivos plastificantes (manitol e/ou sorbitol) sendo de baixa toxicidade, portanto apresentando alto nível de segurança, podendo ter vários usos, sobretudo na composição de medicamentos, cosméticos e alimentos. A presente patente de privilégio de Invenção trata ainda do processo segundo o qual a blenda é obtida.

A pectina, polissacarídeo solúvel em água, é encontrada na parede celular das plantas, com uma complexa estrutura formada por ácido galacturônico, ramnose, arabinose e galactose, cujos grupos podem sofrer metilação ou acetilação (Albersheim et al, 1996), (Vriesmann e Petkowicz, 2009). Estudos envolvendo esta substância datam de 1930, cuja utilização da pectina estava voltada à cobertura de alimentos (Coffin e Fishman, 1993). O uso de filmes e coberturas em produtos alimentícios vem sendo utilizado desde os séculos XII e XIII na China; sendo este interesse atualmente relacionado com as preocupações ambientais (Marinelli et al, 2008) em relação ao descarte de embalagens (Falcone et al., 2007), (Rosa et al., 2001), (Letendre et al, 2002), (Franchetti e Marconato, 2006), bem como com a criação de novos mercados para matérias-primas, principalmente biodegradáveis como as proteínas (gelatina, ovo, albumina, caseína e outros) e os polissacarídeos (amido, pectina, celulose, alginato e carragena) (Fakhouri et al, 2007). Além da utilização em produtos alimentícios (Giosafatto et al., 2007), (Kaczmarek et al., 2007), a pectina pode ter aplicabilidade na indústria farmacêutica no encapsulamento de fármacos (Villanova et al., 2010), (Schaffazick et al., 2003), de células com nano fibras de polímeros (Zussman, 2011), na engenharia de tecidos (Barbanti et al., 2005).

Pectina (P), FIGURA 1, é um polissacarídeo ramificado constituído principalmente de polímeros de ácido galacturônico, ramnose, arabinose e galactose. O tamanho e o número de cadeias ligadas podem influenciar nas propriedades da pectina, que é biodegradável e hidrofílica. Além disso, apresenta propriedades plásticas ou flexibilidade (Morais et al., 2006).

Os biopolímeros, como carboidratos, lipídios e proteínas, têm sido utilizados como coberturas para proteger as frutas e vegetais, constituindo barreiras à perda de vapor d’água e a troca gasosa. A formação de filmes é composta de um biopolímero, para promover a matriz estrutural, e um plastifícante de baixo peso molecular, para 5 aumentar a flexibilidade do filme. Plastifícante é uma substância não-volátil que, quando adicionada a um material altera suas propriedades mecânicas e/ou físicas.

O D-sorbitol (a) e o D-manitol (b) (FIGURA 2) são compostos poli-hidroxilado, opticamente ativos, e obtido da redução de carboidratos, são importante substrato de partida em síntese, por formar pequenos blocos de construção quirais 10 (Oliveira et al., 2008). São plastificantes que por suas habilidades de interagirem com o polímero, reduzindo as ligações de hidrogênio do polímero, aumentando os espaços intermoleculares, diminuindo as interações entre as cadeias de polímeros, aumenta a flexibilidade e diminui as propriedades de barreiras dos filmes (Alleoni et al., 2006).

O ácido tartárico (FIGURA 3) é um diácido, é uma das espécies que possui 15 características desejáveis para ligar-se a pectina capaz de propiciar uma melhor compatibilidade deste material com matrizes poliméricas. Sendo considerado o ácido orgânico mais importante da uva, encontrado no vinho na forma L(+) (Rizzon e Miele, 2001).

Os processos de polimerização em desenvolvimento levam ao surgimento de 20 novos polímeros. Em algumas situações, ao invés de desenvolver uma rota sintética para a obtenção de um novo material polimérico, pesquisas são direcionadas ao estudo de misturas físicas de dois ou mais polímeros, ou seja, blendas poliméricas. Entretanto, a aplicação de alguns polímeros fica limitada pelas características e desempenho sob o impacto nas condições de temperatura ambiente (Barra et al., 2003).

25    Levantamento realizado no Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI),

apresentaram o seguinte resultado para patentes relacionadas a pectina (tabela 1).

Tabela 1. Resultados da pesquisa por palavras-chave, isoladas e associadas, em português e em inglês, encontradas em títulos e resumos de patentes depositadas em bancos de dados do INPI.

Palavras-chave

INPI

Pectina

86

Pectina and Blend

0

Pectina and Film

0

Pectina and Ácido Tartárico

0

Legenga: INPI (Instituto Nacional de Propriedade Industrial);

As patentes depositadas referem-se à aplicação da pectina, na maioria das vezes, como espessaste ou clarificante de sucos e bebida. Poucas se referem a utilização em cosméticos ou formas farmacêuticas conforme pode ser visto na tabela abaixo:

Tabela 2. Resultados da pesquisa por palavras-chave, isoladas e associadas, em português e em inglês, encontradas em áreas e número/processo de patentes depositadas em bancos de dados do INPI.

Aplicações


Quant.


da Patente/processo


Alimentos


41


C10704513-1, PI0901737-2, PI0804250-0, PI0804167-9, PI0710300-0, PI0619166-5, PI0608752-3, PI0609051-6, PI0517484-8, PI0518127-5, PI0506405-8, PI0500966-9, PI0506605-0, PI0404562-9, PI0415554-8, PI0408631-7, PI0313473-3, PI0313422-9, PI0309724-2, PI0204804-3, PI0215532-0, PI0203458-1, PI0209860-1, PI0113609-7, PIO 113366-7, PIO 109954-0, PI0005173-0, PI9905988-6, PI9910279-0, PI9907831-7, PI9811614-2, PI9710823-5, PI9713696-4, PI9702890-8, PI9703391-0, PI9612438-5, PI9608748-0, PI9509327-3, PI9404173-3, PI9400441-2, PI9305818-7,


Cosméticos


03


PI0416875-5, PI9404806-1, PI9404807-0,


Medicamentos


12


PI0802214-3, PI0704287-6, PI0610683-8, PI0606943-6, PI0406674-0, PI0308527-9, PI0111757-2, PI9917601-7,


PI9816016-8, PI9508245-0, PI9407916-1, PI9407306-6,

Química

16

PI0618561-4, PI0415360-0, PI0212195-6, PI0209864-4, PI0113663-1, PIO 103959-8, PI0009496-0, PI9907142-8, PI9813083-8, PI9810318-0, PI9811192-2, PI9808974-9, PI9612692-2, PI9612691-4, PI9609791-4, PI9402365-4,

Outros

14

PI0806106-8, PI0705573-0, PI0711391-9, PI0605580-0, PI0609166-0, PI0502515-0, PI0406274-4, PI0412394-8, PI0314005-9, PI0312418-5, MU7702662-4, PI9502907-9, PI9406611-6, PI9107265-4

Ao longo dos anos a maior variedade de inovações se deu na área de alimentos, com relação a área de medicamentos podemos citar como de grande importância o surgimento de formulações sólidas como comprimidos, e de inovações quanto a modificação da liberação de fármacos e, sobretudo, prolongamento do tempo de ação do 5 fármaco.

A tabela a seguir mostra o título e, portanto, o campo mais preciso das invenções até o momento, envolvendo a pectina natural bem como seus derivados:

Tabela 3. Resultados da pesquisa por palavras-chave, isoladas e associadas, em português e em inglês, encontradas em títulos de patentes envolvendo a pectina natural 10 e seus derivados, depositadas em bancos de dados do INPI.

Área

Título

Medicamentos

Pectina metacrilatada como material para uso em sistemas de liberação modificada de fármacos

Material polimérico para uso em sistemas de liberação modificada de fármaco baseado em pectina modificada

Aplicação colônica de absorventes

Fornecimento no cólon de agentes ativos

Composição para a ministração intranasal de fentanila ou um seu sal farmaceuticamente aceitável, uso de um aditivo farmaceuticamente aceitável, método para o tratamento ou prevenção de dor aguda ou crônica, dispositivo para pulverização, e, processo para preparar uma composição

Solução aquosa adequada para administração intranasal, processo para a

preparação da mesma, dispositivo de liberação nasal, uso de uma solução método para indução de analgesia, usos de buprenorfína, e de uma composição farmacêutica, e, composição farmacêutica

Formulações oral para liberação colônica localizada e o método de preparação das mesmas

Composição e método para eliminar gordura não digerida e reduzir o colesterol no corpo humano

Produto farmacêutico e processo para tratamento de esofagite de refluxo, gastrite ou úlcera péptica

Alimentos

Emulsão de bebidas

Agente estabilizante de proteínas para a estabilização de um material protéico em meio ácido aquoso, composição para suspensão em um líquido ácido aquoso, método de estabilização de proteínas em um líquido ácido aquoso e método de formação de uma suspensão estável de material protéico em sucos ácidos

Produto nutricional líquido, processo para preparar uma composição nutricional líquida, e, composição nutricionalmente completa

Emulsão estabilizada

Química

Composições contendo pectina e ácido ascórbico Composições de película de pectina

Cosméticos

Artigo absorvente contendo um agente para cuidado da pele

Dispositivo higiênico pessoal, composição cosmética, e processo

Composições, cosmética, superabsorvente e adesiva para pele, dispositivo higiênico, bem como processos

Outros

Processo para produção de pectinas desesterifícadas, sua composição e seus usos

Processo para obtenção de pectina

Método para fornecer um produto de pectina, produto de pectina, produto que compreende pectina, e, uso de um produto

Preparação dos filmes

As amostras de filmes foram preparadas através da solubilização dos polímeros em água destilada, com a composição variando em percentagem (m/m) de Pectina, Ácido tartárico, Sorbitol e Manitol. Após serem preparadas, as soluções foram deixadas sob agitação por 24 horas a temperatura ambiente em um agitador magnético. Em seguida, as soluções foram depositadas em placas de Petri, permanecendo 72 horas à temperatura ambiente para a evaporação do solvente e consequente formação dos filmes.

Os filmes formados foram mantidos em umidade relativa de 75% até a análise. Para isso, foi preparada uma solução de 33% de Cloreto de sódio em água que foi colocada em um dessecador juntamente com os filmes e deixado em repouso para atingir o equilíbrio da umidade relativa dos mesmos.

As propriedades físico-químicas das blendas preparadas foram analisadas através das técnicas de Análise Termogravimétrica (TGA), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e Análise Dinâmico Mecânico (DMA).

A análise de TGA foi realizada em um aparelho TGA-2050 (TA Instruments). Os experimentos foram realizados em cadinho de platina, sob atmosfera de nitrogênio, mantendo um fluxo de 150 cm3/min. Foi utilizada uma razão de aquecimento de 10 °C/mim, com a temperatura variando de 30 °C a 600 °C.

A análise de DSC foi realizada em um aparelho DSC-2929 (TA Instruments) Os experimentos foram realizados em “porta-amostra” herméticos de alumínio, com taxa de aquecimento de 10 °C/min, sob fluxo de nitrogênio, de 50 cm3/min. A faixa da temperatura avaliada foi de 30 °C a 600 °C. Através das curvas de variação do fluxo de calor (W/g) em função da temperatura (°C) são registrados os processos físicos e químicos que ocorrem nas amostras quando a temperatura é variada.

A análise de DMA foi realizada em um aparelho DMA-Q800 (TA Instruments), modo de força controlada e CLAMP de tensão para filme, com forma da amostra retangular. Temperatura de 30 °C e isotérmica de 0 °C, com rampa de força 0,3 N min-1 até 18 N.

Todos os dados de TGA, DSC e DMA foram exportados e tratados com o programa do Origin Lab.

Análise termogravimétrica

Os dados obtidos na análise termogravimétrica do aditivo sorbitol (S), do filme de P e suas blendas: PA (50:50), PAS (40:40:20) e PAS1 (60:20:20), foram plotados gerando o gráfico da figura 4(Curvas de TG para: P (•••), PA (AAA), PAS1 (za AA ), PAS2 5 (O O O) e S (■“■“*)).

Na curva TG para pectina observou-se quatro estágios de perda de massa. Sendo que na faixa de temperatura de 30 °C a 159 °C ocorreu uma perda de massa de 12%, que está associada à perda de moléculas de água que são formadas pela quebra de ligações OH. Na segunda etapa, houve a perda de 13% de massa, na faixa de 10 temperatura de 160 °C a 220 °C. No intervalo de 220 °C a 253 °C, 22%. A partir de 253 °C a amostra apresenta uma perda de massa contínua. A perda de massa a partir de 160 °C representa a degradação da pectina, totalizando 70% de perda até 600 °C.

A curva de TG para as blendas PA, PAS, PAS1 exibem praticamente o mesmo perfil no primeiro estágio de perda de massa de aproximadamente 15%, na faixa de 15 temperatura de 30 °C a 180 °C. Sendo que esta perda corresponde às moléculas de água liberadas. Além da primeira etapa, as blendas de PAS e PAS1, apresentaram mais três etapas de perda de massa até 600 °C, sendo de 69% e 63% respectivamente, enquanto que a curva para PA exibiu duas etapas equivalentes a 73% de perda. Observa-se que à medida que aumenta a proporção do A, maior é a perda de massa da amostra.

20    A curva de TG para M apresentou uma significativa perda de massa de

aproximadamente 100 % que iniciou em 260 °C. Os dados obtidos na análise termogravimétrica do aditivo manitol (M) e das blendas de PAM (40:40:20) e PAM1 (60:20:20), foram plotados gerando o gráfico da figura 5 (Curvas de TG para: P (♦♦•), PAM ( AAA-), PAM1 (O G-©)tM (■ ■ ■)-):-25    As curvas de TGA para as blendas de PAM e PAM1 exibem várias etapas de

perda de massa. A primeira etapa corresponde a perda de moléculas de água adsorvida e formadas a partir da quebra de ligações OH, que inicia em 30 °C, finalizando em 120 °C para PAM1 e 160 °C para PAM. A partir de então, inicia a degradação dos componentes das blendas. Até 600 °C totalizou a perda de massa de 74% e 84%, respectivamente.

30 Calorimetria Exploratória Diferencial

Os dados obtidos na análise de DSC do filme de P e suas blendas: PA (50:50), PAS (40:40:20) e PAS1 (60:20:20), foram plotados gerando o gráfico da figura 6(Curvas de DSC para: P(«##fc-PA ( AÀA-^PAS (006); PAS1 (■■■t—

As curvas de DSC para P e suas blendas: PA, PAS, PAS1, apresentam várias 5 etapas principais. A primeira etapa trata-se de um largo pico endotérmico que inicia em 30 °C, finalizando em 140 °C, 158 °C, 180 °C e 160 °C, respectivamente. A blenda de PA apresenta o pico mais longo, com máximo de 90 °C.

A segunda etapa corresponde a vários eventos, picos endotérmicos e exotérmicos, de baixa intensidade para PAS e PA, que iniciam aproximadamente em

10    150 °C e finalizam em 220 °C. Para P e PAS1, a curva exibe um pico endotérmico, de

140 °C a 200 °C, e de 180 °C a 190 °C, respectivamente.

A terceira etapa da curva exibe um pico exotérmico tanto para P, como para suas blendas, sendo que o pico de PA é de intensidade equivalente ao dobro dos demais, na faixa de temperatura de 200 °C a 250 °C.

15    Os picos endotérmicos largos indicam a maior liberação de gases e de água

devido a quebra das ligações OH dos açucares presentes nos componentes das blendas. Eles foram observados, nas blendas que apresentam maior concentração de pectina.

Os dados obtidos na análise DSC do aditivo manitol (M) e das blendas de PAM (40:40:20) e PAM1 (60:20:20), foram plotados gerando o gráfico da figura 7( Curvas de

20 DSC para P (♦♦#), PA (««*), PAM1 (OOe), PAM2( MA-)).

As curvas de DSC para PAM e PAM1 exibem alguns estágios importantes. Sendo o primeiro, um pico endotérmico largo e de intensidade elevada, na faixa de temperatura de 30 °C a 167 °C, com máximo em 112 °C, para PAM, e de 30 °C a 187 °C com máximo em 125 °C.