Desenvolvimento de nanocápsulas de núcleo lipídico contendo diferentes revestimentos e também funcionalizadas na superfície como uma estratégia inovadora para vetorização ativa e passiva de fármacos

Abstract

Está tese dedicou-se a investigar o uso de larvas de G. mellonella como modelo alternativo in vivo para avaliar a toxicidade de formulações de nanocápsulas de núcleo lipídico (LNC) com diferentes revestimentos de superfície (1); bem como, sintetizar formulações de LNCs contendo ácido fusídico e sua avaliação antimicrobiana in vitro (2); e sintetizar LNCs, cuja superfície é revestida com lecitina-quitosana-polissorbato 80, funcionalizada com ácido fólico e cloridrato de doxorrubicina através da formação de um complexo de coordenação com zincoII, bem como, a sua avaliação biológica em modelos de células cancerígenas (3 e 4). Sendo assim (1), as larvas de G. mellonella são uma alternativa viável e promissora para estudos nanotoxicológicos in vivo. Os resultados mostraram que as nanocápsulas com núcleo lipídico com superfície neutra (revestida com polissorbato 80 – LNC-1), negativa (revestida com lecitina e polissorbato 80 - LNC-2) ou positiva (revestido com lecitina, quitosana e polissorbato 80 - LNC-3) não demonstraram efeitos de toxicidade aguda no modelo de larvas de G. mellonella. Assim, conclui-se que este modelo de invertebrado pode ser um modelo útil para a triagem de toxicidade de nanoformulações. Posteriormente (2), o desenvolvimento de uma nanoformulação contendo o ácido fusídico - um antibiótico esteróide com ação bacteriostática, um ácido carboxílico α, βinsaturado com um grupo acetoxil e dois grupos hidroxil que se ligam ao ribossomo para inibir a síntese proteica; demonstrou-se de que à nanoencapsulação do ácido fusidíco modificou o comportamento biológico do fármaco e proporcionou melhor desempenho das formulações quando avaliada a atividade antibacteriana in vitro contra as cepas de S. aureus, E. faecalis e S. epidermidis.Além disso, os valores de potencial zeta diminuíram consideravelmente nas formulações quando comparadas às formulações sem a presença de quitosana. Por espectroscopia no infravermelho, observamos que as formulações em contato com bactérias apresentaram um modo de alongamento de C = O, amida I ou modo de alongamento (C = O) do grupo COO- (S. aureus); um modo de alongamento do grupo COO- e outro associado a ligações C-O-C-éster (E. faecalis); e um modo de alongamento C = O, amida I provavelmente relacionado a grupos carboxílicos (S. epidermidis). O estudo atual apoiados por evidências in vitro oferecem dados preliminares e um raio de 14 esperança para o desenvolvimento de uma nanoformulação candidata para o tratamento de infecções causadas por bactérias Gram-positivas. Adicionalmente (3), desenvolvemos uma nova estratégia para decorar à superfície das nanocápsulas poliméricas usando reações interfaciais em água. No presente estudo, investigamos o papel da lecitina nas formulações para sintetizar uma nova formulação e avaliar a atividade antitumoral contra culturas celulares de câncer de ovário (OVCAR-3) e bexiga (T24) - os resultados indicaram que a lecitina nas formulações é necessária para executar a funcionalização de superfície apropriada das nanocápsulas de núcleo lipídico. Neste contexto, os ensaios de inibição do crescimento celular revelaram que a formulação de nanocápsulas de núcleo lipídico dupla-funcionalizada com ácido fólicodoxorrubicina apresentou maior taxa da indução de morte celular nas linhagens de câncer de ovário (OVACAR-3) e bexiga (T24) quando comparada à solução de doxorrubicina. No geral, nossos resultados sugerem que essa nanoformulação inovadora com dupla funcionalização pode ter aplicações promissoras em nanomedicina, considerando a superexpressão de receptores de folato por tumores. E por fim (4), demonstramos também que a coordenação da doxorrubicina, um medicamento amplamente utilizado na quimioterapia do câncer, e o ácido fólico, um ligante direcionado à terapia do câncer, às nanocápsulas de núcleo lipídico para avaliar a eficácia da formulação contra células cancerígenas triplas negativas (MDA-MB-231) que superexpressam os receptores de folato parecem promissoras para o tratamento do câncer de mama. Mais importante, nossos dados demonstraram-se altamente eficazes na inibição do crescimento de tumores de câncer de mama quando comparados à uma solução de doxorrubicina. No entanto, mais estudos são necessários para demonstrar sua eficácia.

This thesis is dedicated to investigating the use of G. mellonella larvae as an in vivo alternative model to evaluate the toxicity of lipid-core nanocapsule (LNC) formulations with different surface coatings (1); as well as synthesize LNCs formulations containing fusidic acid and its in vitro antimicrobial evaluation (2); and synthesize LNCs coated with lecithin-chitosan-polysorbate 80 and functionalized with folic acid and doxorubicin hydrochloride through the formation of a coordination complex with zinc-II, as well as its biological evaluation in cancer cell models (3 and 4). Thus (1), G. mellonella larvae are a viable and promising alternative for in vivo nanotoxicological studies. The results showed that the nanocapsules with neutral surface (coated with polysorbate 80 - LNC-1), negative (coated with lecithin and polysorbate 80 - LNC-2) or positive (coated with lecithin, chitosan and polysorbate 80 - LNC-3) did not demonstrate effects of acute toxicity in the G. mellonella larvae model. In this way, concluded that this invertebrate model can be a useful model for the screening of toxicity of nanoformulations. Subsequently (2), the development of a nanoformulation containing fusidic acid - a steroid antibiotic with bacteriostatic action, an α, β-unsaturated carboxylic acid with an acetoxy group and two hydroxyl groups that bind to the ribosome to inhibit protein synthesis; it was demonstrated that nanoencapsulation of fusidic acid modified the biological behavior of the drug and provided better performance of the formulations when the antibacterial activity was evaluated in vitro against the strains of S. aureus, E. faecalis and S. epidermidis. In addition, zeta potential values decreased considerably in formulations when compared to formulations without the presence of chitosan. By infrared spectroscopy, it was observed that the formulations in contact with bacteria showed to the stretching mode of C = O, amide I or stretching mode (C = O) of the COO- group (S. aureus); a stretching mode of COO- group and another stretching to C-O-C-ester bonds (E. faecalis); and a stretching mode C = O, amide I likely to carboxylic groups (S. epidermidis). The present study backed by in-vitro evidences offers preliminary data and a ray of hope for the development of a candidate nanoformulation for the treatment of infections caused by Gram-positive bacteria. Additionally (3), we developed a new strategy to decorate the surface of polymeric nanocapsules using interfacial reactions in water. In the present study, we investigated the role of lecithin in 16 formulations to synthesize a new formulation and evaluate the antitumor activity against cell cultures of ovarian (OVCAR-3) and bladder (T24) cancer - the results indicated that lecithin in the formulations is necessary for perform the proper surface functionalization of the lipid-core nanocapsules. In this context, cell growth inhibition assays revealed that the formulation of double-functionalized lipid-core nanocapsules with folic acid and doxorubicin showed a higher rate of cell death induction in ovarian (OVACAR-3) and bladder (T24) when compared to doxorubicin in solution. In general, our results suggest that this innovative nanoformulation with dual functionalization may have promising applications in nanomedicine considering the overexpression of folate receptors in tumors. And finally (4), we also demonstrated that the coordination of doxorubicin, a drug widely used in cancer chemotherapy, and folic acid, a ligand used to cancer therapy, to polymeric nanocapsules to evaluate the effectiveness of the formulation against cells triple negative carcinogens (MDA-MB-231) that overexpress folate receptors appear promising for the treatment of breast cancer. Most importantly, our data demonstrated that nanoformulation proved to be highly effective in inhibiting the growth of breast cancer tumor when compared to doxorubicin in solution. However, further studies are needed to demonstrate its effectiveness.