Estudos sobre funcionalização de superfície de nanopartículas por complexação organometálica para entrega de fármacos por via pulmonar e via oral

Abstract

Os nanocarreadores funcionalizados são capazes de melhorar características farmacocinéticas, como biodisponibilidade, redução de dose, absorção ativa, aumento da eficácia e redução dos efeitos colaterais. Diferentemente da maioria das funcionalizações nanopartículas da literatura, que utilizam ligações covalentes, nesse estudo foi feita a funcionalização de nanopartículas revestidas com quitosana, através da interação organometálica. Foram utilizados dois sistemas nanométricos diferentes, um de administração por via pulmonar de pó redispersível para o tratamento de câncer de pulmão e outro para aumentar a proteção e absorção da insulina por via oral. No primeiro, a complexação foi realizada através da adição de ferro em suspensão de nanocápsulas de triclosan e α-bisabolol, que possuem atividade antitumoral, e o ligante foi o ácido ascórbico, que quando oxidado é reconhecido pela GLUT1, receptor da glicose superexpressado por células tumorais. A funcionalização, comprovada por medidas de potenciometria, potencial zeta e analises de infravermelho (FTIR), provou não causar instabilidades no sistema, o pó de microaglomerados de nanocápsulas funcionalizadas ou não, mostrou ser redispersível e atingiu as regiões mais profundas do pulmão em concentrações de triclosan citotóxicas efetivas para o tratamento de células tumorais in vitro, mesmo sem atingir a dose tóxica pulmonar reportada na literatura. No segundo sistema desenvolvido, a complexação organometálica foi promovida através da adição de zinco em suspensão de nanopartículas de alginato/dextrana complexadas com quitosana carreando insulina, como ligante foi utilizado imunoglobulina G, que tem o seu fragmento cristalizável (Fc) reconhecido pelo receptor neonatal de Fc. Após a funcionalização as nanopartículas demonstraram uma redução de sua polidispersividade, tamanho e aumento da estabilidade. A funcionalização foi comprovada pela técnica de FTIR e calorimetria diferencial exploratória, e as nanopartículas funcionalizadas mostraram potencial para aplicação por via oral. Através dos resultados obtidos foi possível verificar que a funcionalização em ambos os casos foi efetiva e não provocou instabilidades no sistema, tendo até mesmo melhorado a estabilidade e o perfil granulométrico das nanopartículas de alginato.

Functionalized nanocarriers are able to improve pharmacokinetics characteristics, as bioavailability, reducing dose, promoting active absorption, increasing efficacy and reducing collateral effects. Differently from the majority of functionalized nanoparticles described in the literature, which use covalent bonds, the nanoparticles functionalization was promoted by organometallic interaction. As proof of concept two different models were utilized, the first was an inhalable redispersible powder to be administer into the lungs to treat lung cancer, and the second one a system to protect and increase the absorption of insulin by oral route. In the first, the complexation was promoted by iron addition into a triclosan and α-bisabolol nanocapsule suspension, which has antitumoral activity, and the ligand was ascorbic acid, that when oxidized can be recognized by GLUT1, a glucose receptor overexpressed by tumor cells. The functionalization, proved by potentiometry, potential zeta and infra-red (FTIR) measurements, did not alter system’s stability, the obtained powder of non and functionalized nanocapsules, showed to be redispersible and reached the deepest parts of lung in in vitro triclosan and α-bisabolol effective antitumoral concentrations, despite not been toxic concentration in both drugs for lung health cells according with literature. In the second developed system, the organometallic complexation was promoted by zinc addition onto alginate/dextran nanoparticles complexed with chitosan carrying insulin, using immunoglobulin G, as ligand, which has its fragment crystallizable (Fc) recognized by neonatal Fc receptor (FcRn). After functionalization the nanoparticles showed a reduction in polydispersivity, size and increase in stability. The functionalization was proved by FTIR and differential scanning calorimetry, and the functionalized nanoparticles showed potential to be administered by oral route. Through the obtained results it is possible to verify that functionalization was effective in both cases and it did not cased instabilities, even improving granulometric profile and stability of alginate nanoparticles. The two platforms are potentially adequate to administer other similar drugs by pulmonary and oral route.