Incorporação espacialmente controlada de polímero em microdomínios de cubossomas de fitantriol

Abstract

Neste estudo, propôs-se uma estratégia para controlar a localização de polímero biorresponsivo nos diferentes microdomínios de cubossomas lipídicos. Para esta finalidade, empregou-se fitantriol como lipídio polar e um poli-dissulfeto obtido a partir da polimerização térmica do ácido α-lipóico como polímero biorresponsivo. Levantou-se a hipótese de que a escolha do estabilizante teria um papel-chave neste processo, assim como a escolha de um método de obtenção do tipo bottom-up, por permitir a autoassociação dos componentes da formulação com participação de um hidrótropo. Os estabilizantes escolhidos foram o poloxamer 407 (que interage fracamente com fitantriol) e polissorbato 80 (que intercala-se nas bicamadas do lipídio). As formulações foram preparadas na ausência e presença do polímero. Todas apresentaram diâmetros na faixa de 250 a 300 nm, com distribuição monomodal. A caracterização por espalhamento de raios X a baixos ângulos (SAXS) indicou que as formulações preparadas com poloxamer 407 apresentaram estrutura de fase cúbica bicontínua reversa com simetria Pn3m, enquanto que aquelas preparadas com polissorbato 80 apresentaram simetria Im3m. O interior dos cubossomas foi modificado pela presença de polímero apenas quando polissorbato 80 foi utilizado como estabilizante. A partir de medidas de criomicroscopia eletrônica de transmissão, observou-se que a morfologia dos cubossomas contendo polímero e poloxamer 407 apresentou aspecto homogêneo, sugerindo que o polímero estaria recobrindo o sistema. Por outro lado, o polímero não só manteve-se intercalado nas bicamadas, como também acumulou-se na forma de esfera no interior dos cubossomas estabilizados com polissorbato 80. A investigação do microambiente químico dos cubossomas foi realizada com uma sonda de ambiente especialmente planejada para este estudo. Porém, este conjunto de resultados não foi conclusivo. A partir de medidas de SAXS simulando o processo de remoção do solvente durante a preparação das formulações, concluiu-se que tanto o grau de afinidade entre os componentes quanto a forma pela qual ocorreu a dinâmica da estruturação causada pelo gradiente de solvente variável no tempo foram decisivos para a obtenção das morfologias observadas.

This study proposes a strategy to control the localization of a bioresponsive polymer within different microdomains of lipid cubosomes. To achieve this, fitantriol was employed as the polar lipid, and a polydisulfide obtained from the thermal polymerization of α-lipoic acid served as the bioresponsive polymer. It was hypothesized that the choice of stabilizer would play a crucial role in this process, along with a bottom-up preparation method that enables the self-assembly of the compounds using a hydrotrope. The selected stabilizers were poloxamer 407, which weakly interacts with fitantriol, and polysorbate 80, which intercalates within the lipid bilayers. Formulations were prepared with and without the polymer, and all of them exhibited diameters ranging from 250 to 300 nm with monomodal distribution. Characterization using small-angle X-ray scattering indicated that formulations prepared with poloxamer 407 exhibited a reverse cubic bicontinuous phase structure with Pn3m symmetry, whereas those prepared with polysorbate 80 displayed Im3m symmetry. Furthermore, these measurements suggested that the presence of the polymer modified the inner structure of cubosomes only when polysorbate 80 was used as the stabilizer. Cryo-transmission electron microscopy revealed that the morphology of cubosomes containing the polymer and poloxamer 407 exhibited a homogeneous appearance, indicating that the polymer covered the system. On the other hand, the polymer not only remained intercalated within all the bilayers but also accumulated as a sphere within cubosomes stabilized with polysorbate 80. Investigation of the chemical microenvironment of cubosomes was performed using a specifically designed photophysical probe for this study. However, this set of results was inconclusive. On the other hand, small-angle X-ray scattering measurements mimicking the solvent removal process during formulation preparation helped to understand that two main factors were crucial in determining the morphologies of the cubosomes: the affinity among the components and the way these components were self-assembled as the solvent gradient changed during the cubosome preparation.