Avaliação do efeito antiangiogênico e muco-modulador de nanopartículas poliméricas baseadas em quitosana, ácido hialurônico e ftalato de hidroxipropilmetilcelulose contendo bevacizumabe para potencial tratamento de câncer colorretal

Abstract

O câncer colorretal (CCR) se desenvolve no intestino e é atualmente o terceiro tipo de câncer mais diagnosticado mundialmente, representando cerca de 10% do total cânceres diagnosticados. O tratamento varia de acordo com o estágio de desenvolvimento do CCR. No microambiente tumoral, durante o desenvolvimento do câncer, ocorre o processo de angiogênese, que embora seja um processo fisiológico, ocorre de maneira exacerbada liberando os fatores de crescimento VEGF de maneira desregulada, contribuindo para o crescimento de novos vasos sanguíneos capazes de dar aporte de oxigênio e nutrientes às células tumorais. Existem diferentes tratamentos para CCR e, dentre a modalidade de terapia medicamentosa, um dos principais fármacos hoje utilizados é o bevacizumabe (BVZ), aprovado pela FDA desde 2004 para tratamento de CCR, agindo através da inibição do VEGF circulantes, inibindo sua ligação aos receptores VEGFR, impedindo assim, o crescimento de novos vasos sanguíneos. No entanto, o BVZ possui algumas limitações para administração por via oral, devido a sua estrutura proteíca, que pode se degradar durante a passagem pelo trato gastrointestinal até chegar ao local de ação. Neste sentido, o uso da nanotecnologia auxiliou no desenvolvimento de nanopartículas poliméricas (NPs) com capacidade muco moduladora, para liberação modificada do BVZ, baseada nos polímeros ácido hialurônico (AH), ftalato de hidroxipropilmetilcelulose (HP) e quitosana (QS). Foram testadas NPs contendo misturas binárias e ternárias de polímeros, sendo denominadas de NPF5_BVZ, NPF12_BVZ e NPF17_BVZ. Esses nanossistemas se apresentaram estáveis, segundo o critério de potencial zeta, durante o período analisado com valores de -35 mV para as NP NPF5_BVZ, - 20 mV para a NPF12_BVZ e + 35 mV para a NPF17_BVZ. Os estudos de interação com a mucina (MUC) demonstraram que as interações das NPs com MUC são dependentes do pH do fluído simulado intestinal. Dessa forma, quando em pH 7.4, as partículas de MUC demonstraram aumento do PZ negativo em todas as formulações e em pH 5.0, as partículas de MUC demonstraram comportamentos diferentes, apresentando aumento do PZ negativo quando entrou em contato com a NPF5_BVZ (-6,91 para -17,75 mV). Não apresentou modificação significativa no PZ quando em contato com a NPF12_BVZ (-8,27 para -10,1 mV) e apresentou diminuição do PZ negativo quando em contato com a NPF17_BVZ (-6,12 para -3,31 mV). Além disso, apresentou diminuições de tamanho das partículas de MUC em cerca de 2x após interação com as NPs. A melhor eficiência de associação do BVZ as NPs, foi obtida pela NP5_BVZ (71%), enquanto para a NPF12_BVZ e NPF17_BVZ foram baixas 10% e 2%, respectivamente. O sistema ternário NPF17_BVZ foi avaliado no modelo biológico de membrana corioalantóica de embrião de galinha (CAM) para avaliação da atividade antiangiogênica e foi possível notar que as NPs foram capazes de manter a atividade biológica do BVZ, apresentando atividade antiangiogênica semelhante ao BVZ livre.

Colorectal cancer (CRC) develops in the intestine and currently is the third most diagnosed type of cancer representing 10% of new cases diagnosis in the world. The treatment varies according to the stage of CRC development. In the tumor microenvironment, during the development of the cancer, occurs the angiogenesis process, that is a natural process. This process occurs out of control and release the VEGF factor of growth wildly contributing to the development of new blood vessels capable of offer oxigen and nutrients to tumor cells growth. There are several alternatives to the CCR treatment, and within the field of drug therapy, the main drug used nowadays is the bevacizumab (BVZ), approved by the FDA since 2004 for the CCR treatment. This drug acts inhibiting the VEGF moving around to bond to the VEGFR receptors, preventing the development of new blood vessels. However, BVZ has some limitations for oral administration due to its protein structure that can degrade during passage through the gastrointestinal tract until it reaches the site of action. In this regard, nanotechnology may assist through the development of polymeric nanoparticles (NPs) with mucus modulating capacity, for modified BVZ release, based on the polymers hyaluronic acid (HA), hydroxypropylmethylcellulose phthalate (HP) and chitosan (Ch). Nanoparticles containing binary and ternary mixtures were tested, namely NPF5_BVZ, NPF12_BVZ and NPF17_BVZ. These nanosystems demonstrated stability by zeta potential (ZP) criteria, and resulted in values of 35 mV for the NPF5_BVZ, - 20 mV for the NPF12_BVZ and + 35 mV for the NPF17_BVZ. Interaction studies with mucin (MUC) revealed that the interactions of NPs with MUC are dependent on the pH of the simulated intestinal solution. In this way, in pH 7.4, the mucin particles demonstrated an increase of the negative ZP, while in the pH 5.0, the mucin particles demonstrated different behaviors, showing an increase of the negative ZP when entering in contact with NPF5_BVZ (-6,91 to -17,75 mV). It did not show significant changes in ZP values when entering in contact with NPF12_BVZ (-8,27 to -19,1 mV) and showed a decrease of ZP values when entering in contact with NPF17_BVZ (-6,21 to -3,31 mV). In addition, it showed a 2x decrease of the initial size of mucin particles when in contact with NPs at both pHs analyzed. High association efficiencies (AE%) of BVZ as NPs were achieved, being 71% in NPF5_BVZ, while for NPF12_BVZ e NPF17_BVZ the AE% was lower, 10 and 2%, respectively. When the ternary system was evaluated in the biological model of chicken embryo chorioallantoic membrane (CAM) to evaluate the antiangiogenic activity, it was possible to observe that NPF17_BVZ could maintain the biological activity of BVZ, presenting antiangiogenic activity similar to free BVZ.