Caracterização do canabidiol não sintético puro e complexado em carreadores

Abstract

Introducao . A ausencia de efeitos colaterais significativos do canabidiol (CBD) o destaca entre os especificos bioativos medicinais da Cannabis (canabinoides), planta com potencial entorpecente restrita pelas Nacoes Unidas. As medicacoes que vem sendo desenvolvidas e comercializadas contendo este farmaco sao comumente de via oral, porem, durante um tratamento, a biodisponibilidade do ativo pode ser comprometida devido sua baixa solubilidade aquosa. Dessa forma, muitos estudos avaliando sua complexacao em carreadores inertes tem sido conduzidos. Recentemente, surgiu a expectativa de que o carvao ativado (CA) seja uma alternativa de carreador para farmacos com essa caracteristica. A fibra de Cannabis e adequada para a producao deste material, bem como para o cultivo de fungos que pode ser utilizado como etapa preliminar para melhorar suas caracteristicas. O cultivo de plantas do genero com baixo teor psicotropico e regulamentado em muitos paises e e popularmente conhecido como canhamo. Objetivo . Este trabalho teve como objetivo realizar diferentes caracterizacoes do CBD e avaliar seu aumento de biodisponibilidade quando complexado em carreadores. Materiais e Metodos . CBD nao sintetico foi inicialmente submetido a analises para aperfeicoar testes rapidos de identificacao de Cannabis. Nestes testes tambem foram utilizadas amostras de flores da planta e padroes puros de outros canabinoides. Tecnicas de Ressonancia Magnetica Nuclear Bidimensionais (RMN-2D) foram aplicadas para confirmar caracteristicas enantiomericas do CBD natural, sendo os dados de sua estrutura tridimensional utilizados para analises in silico de inibicao do coronavirus 19 (COVID-19). Fibras de canhamo foram submetidas ao cultivo de fungos e os diferentes materiais lignocelulosicos obtidos foram pirolisados com ativacao via dioxido de carbono. Os poros e tamanhos de particulas do CA produzido foram caracterizados. CBD foi complexado no CA e em beta ciclodextrina (bCD), carreador amplamente difundido, sendo o procedimento comprovado por diversas tecnicas fisico-quimicas. A quantificacao do CBD nos complexos foi avaliada por Cromatografia Liquida. A biodisponibilidade do ativo puro e complexado foi avaliada in vitro e in vivo. As analises in vitro foram conduzidas com a linhagem celular HuH 7.5 (carcinoma hepatocelular) e o efeito citotoxico de tratamentos com concentracoes entre 3,125 e 100 ƒÊM de CBD foi avaliado utilizando resazurina. A fluorescencia foi aferida com um espectrometro e foi utilizado cisplatina como farmaco de referencia. As analises in vivo avaliaram a atividade anti-inflamatória aguda via modelo de edema de pata em ratos e recrutamento da enzima mieloperoxidade (MPO). Os tratamentos com concentrações equivalentes a 8,75, 17,5 e 35 mg/kg foram avaliados, sendo o ibuprofeno o fármaco de referência. Resultados e discussão – O teste colorimétrico utilizou reagentes menos nocivos e a metodologia proporcionou menores chances de detectar falsos positivos. O teste de Cromatografia de Camada Delgada correlacionou satisfatoriamente os resultados com estimativas de propriedades dos canabinóides. As técnicas RMN-2D permitiram observar algumas características enantioméricas do CBD natural. As análises in silico comprovaram que o bioativo não inibi a principal protease da COVID-19. A composição centesimal e de metais pesados das fibras, bem como seu espectro infravermelho, foram coerentes à literatura, mas não foi possível comprovar se o material era derivado de Cannabis ou um "falso cânhamo". O cultivo de fungos não gerou mudanças significativas na área superficial do carvão produzido. As análises de caracterização comprovaram a complexação do CBD aos carreadores, sendo 4,7 % m/m em CA e 22,9 % em bCD. As análises in vitro demonstraram que baixas doses de CBD foram suficientes para uma inibição comparável a da cisplatina. Os resultados foram melhores com o complexo bCD, mas indeterminados com CA. O percentual relativo de inibição do edema após quatro horas de sua indução foi 22, 23 e 47% para as doses de 8,75, 17,5 e 35 mg CBD/kg, respectivamente. Para essas mesmas doses complexadas em CA foi 26, 31 e 44% e em bCD 41, 43 e 61 %. Já para o IBU, IBU*CA e IBU*bCD, nas duas menores doses, 29, 41 %; 34, 36 %; e 30, 53 %, respectivamente, sendo o teor de IBU no complexo igual a 11,3 % em CA e 11,4 % em bCD. As doses de 35 mg/kg de IBU e IBU*bCD inibiram 52 e 51 %, respectivamente. Os resultados em doses únicas não demonstraram efeito inibitório significativo sobre a atividade da MPO. Conclusões – Os testes rápidos foram aperfeiçoados e características enantioméricas via RMN-2D foram elucidadas. O CBD natural puro demonstrou excelentes resultados nas análises antitumorais in vitro e anti-inflamatórias in vivo, sendo resultados ainda mais promissores obtidos a partir do seu complexo com bCD. Logo, estudos crônicos e clínicos são indicados para viabilizar o desenvolvimento de medicações orais com o canabinóide complexado neste carreador. Por outro lado, a complexação em CA não gerou vantagens o viabilizasse. Este apresentou características microporosas que não são adequadas para a complexação de fármacos. Além disso, serão necessários estudos mais aprofundados visando avaliar a atividade de diferentes canabinóides na prevenção da COVID-19.

Introduction – The absence of significant side effects of cannabidiol (CBD) highlights it among the specific medicinal bioactives of Cannabis (cannabinoids), a plant with narcotic potential restricted by the United Nations. The medications that have been developed and marketed containing this drug are commonly taken orally, however, during treatment, the bioavailability of the active can be compromised due to its low aqueous solubility. Thus, many studies evaluating its complexation in inert carriers have been conducted. Recently, the expectation has arisen that activated charcoal (AC) is an alternative carrier for drugs with this characteristic. Cannabis fiber is suitable for producing this material, as well as for the cultivation of fungi that can be used as a preliminary step to improve its characteristics. The cultivation of plants of the genus with low psychotropic content is regulated in many countries and is popularly known as hemp. Aim – This study aimed to carry out different characterizations of CBD and evaluate its increased bioavailability when complexed in carriers. Materials and Methods – Non-synthetic CBD was initially subjected to analysis to improve rapid Cannabis identification tests. In these tests, flowers samples of the plant and pure standards of other cannabinoids were also used. Two-dimensional Nuclear Magnetic Resonance (2D-NMR) techniques were applied to confirm enantiomeric characteristics of natural CBD, with data from its three-dimensional structure used for in silico analysis of coronavirus 19 (COVID-19) inhibition. Hemp fibers were subjected to fungal cultivation and the different lignocellulosic materials obtained were pyrolyzed with activation via carbon dioxide. The pores and particle sizes of the AC produced were characterized. CBD was complexed in AC and in beta cyclodextrin (bCD), a widely spread carrier, being the procedure proven by several physicochemical techniques. The quantification of CBD in the complexes was evaluated by Liquid Chromatography. The bioavailability of the pure and complexed active was evaluated in vitro and in vivo. In vitro analyzes were conducted with the HuH 7.5 cell line (hepatocellular carcinoma) and the cytotoxic effect of treatments with concentrations between 3,125 and 100 ìM of CBD was evaluated using resazurin. Fluorescence was measured with a spectrometer and cisplatin was used as a reference drug. In vivo analyzes evaluated the acute anti-inflammatory activity via a rat paw edema model and myeloperoxidase (MPO) enzyme recruitment. Treatments with concentrations equivalent to 8.75, 17.5, and 35 mg/kg were evaluated, being ibuprofen the drug of reference. Results and discussion – The colorimetric test used less harmful reagents and the methodology provided lower chances of detecting false positives. The Thin Layer Chromatography test satisfactorily correlated the results with estimates of cannabinoid properties. The 2D-NMR techniques allowed the observation of some enantiomeric characteristics of natural CBD. In silico analyzes proved that the bioactive does not inhibit the main protease of COVID-19. The centesimal and heavy metal composition of the fibers, as well as their infrared spectrum, were consistent with the literature, but it was not possible to prove whether the material was derived from Cannabis or a "false hemp". The cultivation of fungi did not generate significant changes in the surface area of the charcoal produced. The characterization analyzes confirmed the complexation of CBD to the carriers, being 4.7% m/m in AC and 22.9% in bCD. In vitro analyzes demonstrated that low doses of CBD were sufficient for an inhibition comparable to that of cisplatin. Results were better with the bCD complex but indeterminate with AC. The relative percentage of edema inhibition after four hours of its induction was 22, 23, and 47% for doses of 8.75, 17.5, and 35 mg CBD/kg, respectively. For these same doses complexed in CA it was 26, 31, and 44% and in bCD 41, 43, and 61%. As for IBU, IBU*CA, and IBU*bCD, in the two lowest doses, 29, 41%; 34, 36%; and 30, 53%, respectively, being the IBU content in the complex equal to 11.3% in CA and 11.4% in bCD. The 35 mg/kg doses of IBU and IBU*bCD inhibited 52 and 51%, respectively. Single-dose results did not demonstrate a significant inhibitory effect on MPO activity. Conclusions – Rapid tests were improved and enantiomeric characteristics via 2D-NMR were elucidated. Pure natural CBD showed excellent results at in vitro antitumor and in vivo anti-inflammatory analyses, with even more promising results obtained from its complex with bCD. Therefore, chronic and clinical studies are indicated to enable the development of oral medications with the cannabinoid complexed in this carrier. On the other hand, the complexation in CA did not generate advantages to make it feasible. It showed microporous characteristics that are not suitable for drug complexing. In addition, further studies will be needed to assess the activity of different cannabinoids in the prevention of COVID-19.