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Acta Microscopica, Vol. 25 Supp. A., 2016
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4° Congreso de la Asociación Argentina de Microscopía (SAMIC 2016)
MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA DE BARRIDO(SEM) APLICADA AL ESTUDIO DE
SISTEMAS NANOMÉTRICOS DE IMPORTANCIA FARMACEUTICA
Walter J. Starkloff (1), María Julia Yañez(2), Noelia L. Gonzalez Vidal (3), VerónicaBucalá(4).
(1) PLAPIQUI (CONICET) – UNS, Bahía Blanca, Argentina. (2) UAT- CCT-CONICET Bahía Blanca, Argentina.(3)
CONICET-UNS, Bahía Blanca, Argentina. (4) PLAPIQUI (CONICET) – UNS, Bahía Blanca, Argentina.
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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.
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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.
REFERENCIAS
[1] Khadka P., Ro J., Kim H., Kim I., Kim J.T., Kim H., Cho J.M., Yun G., Lee J. (2014) “Pharmaceutical particle
technologies: an approach to improve drug solubility, dissolution and bioavalability” Asian Journal of Pharmaceutical
Sciences 9 (6): 304-316.
[2] Kawabata Y., Wada K., Nakatani M., Yamada S., Onoue S. (2011) “Formulation design for poorly water-soluble drugs
based on biopharmaceutics classification system: basic approaches and practical applications” International Journal of
Pharmaceutics 420: 1-10.
[3] Particle size characterization: comparison of Laser Difraction (LD) and Scanning Electron Microscopy (SEM), Hegel C,
Jones C, Cabrera F, Yañez M J , Bucala V. (2014), ActaMicroscopica Vol 23, 1, 11:17
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen a la Lic. Fernanda Cabrera por la asistencia técnica en el uso de la técnica LD y a las agencias que
proveyeron financiación (CONICET, UNS).
Imagen 1: Partículas IVM (barra=1 µm)
Gráfico 1: Distribuciones acumulativas