Desenvolvimento e caracterização de lipossomas com diferentes composições lipídicas contendo o peptídeo antifúngico 0WHistatina-5

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Data

2018-03-02

Orientador

Garrido, Saulo Santesso
Chorilli, Marlus

Coorientador

Pós-graduação

Biotecnologia - IQ

Curso de graduação

Título da Revista

ISSN da Revista

Título de Volume

Editor

Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Tipo

Dissertação de mestrado

Direito de acesso

Acesso abertoAcesso Aberto

Resumo

Resumo (português)

Atualmente aproximadamente 75-88% das infecções fúngicas são causadas por espécies de Candida, que geram um custo de 1,7 bilhões de dólares para a saúde pública, somente nos EUA. Candida albicans é o principal microrganismo causador da candidíase bucal, uma infecção da mucosa oral do organismo humano. A patogenicidade dessa espécie está relacionada com a formação de biofilmes, que agem como um revestimento impermeável e protetor, e tornam o microrganismo resistente a medicamentos convencionais. Neste caso, os antifúngicos mais comumente utilizados, não apresentam ação eficaz. Por esse motivo, a busca por novas opções de tratamento e por novos medicamentos está em constante desenvolvimento, principalmente na área da biotecnologia. Um exemplo disso são os peptídeos antifúngicos da família das Histatinas, entre eles a Histatina-5. Trata-se de um peptídeo naturalmente encontrado na saliva humana, mas que sofre rápida degradação quando presente na cavidade bucal, que é seu local de ação. Diante disto, o objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de lipossomas de diferentes composições lipídicas, na intenção de proteger o peptídeo e melhorar sua ação, preservando seu potencial antifúngico. Para isso foi sintetizado o peptídeo 0WHistatina-5, um análogo do peptídeo Histatina-5, que contém o aminoácido triptofano em sua sequência. Foi utilizado o método de síntese em fase sólida, seguido de clivagem e purificação, com confirmação da massa molecular utilizando HPLC e ESI-MS. Os lipossomas foram produzidos pelo método de hidratação do filme lipídico, em 3 composições lipídicas diferentes, denominadas de F1, F2 e F3. F1 possui somente DPPC e Chol em sua composição, F2 contém, além desses componentes, PEG e F3 contém DPPC, Chol e POPG. Os lipossomas foram submetidos a processo de extrusão e sonicação para padronização do tamanho das vesículas, e estudo da melhor técnica para sua produção. Os lipossomas foram caracterizados por espalhamento de luz dinâmico determinação da eficiência de encapsulação, cinética de liberação, estabilidade e avaliação da atividade antifúngica. O método de síntese do peptídeo 0WHistatina-5 foi adequado e o processo de purificação possibilitou a obtenção do peptídeo com alto grau de pureza. Os lipossomas obtidos por extrusão apresentaram tamanho médio na faixa de 100 nm, enquanto os lipossomas obtidos por sonicação apresentaram tamanho menor, na faixa de 90 nm. Os lipossomas contendo 0WHistatina-5, apresentaram aumento em seu tamanho médio, indicando que o peptídeo está contido no compartimento interno aquoso dos lipossomas. A eficiência de encapsulação foi maior para os lipossomas obtidos por sonicação, sendo de 34,5% para a formulação F1, que contém DPPC e Chol em sua composição. A composição lipídica dos lipossomas está relacionada com a sua eficiência de encapsulação, e a presença de colesterol dificultou a encapsulação do peptídeo. A estabilidade das formulações também está relacionada com sua composição, sendo a formulação F3, obtida por sonicação e com POPG em sua formulação, a que apresentou melhor estabilidade quando armazenada por 60 dias a temperatura de 4°C. As formulações desenvolvidas apresentaram capacidade de liberar o peptídeo pelo tempo total de 96 horas, com o primeiro pico de liberação após 5 horas, e novo aumento do conteúdo liberado após 30 horas. O ensaio antimicrobiano foi realizado utilizando C. albicans ATCC 10231, e demostrou que no tempo de 4 horas a inibição para F1 foi de 66,5%. Assim, este trabalho demonstrou que a utilização de sistemas nanoestruturados é de grande importância para viabilizar a aplicação do peptídeo Histatina-5 em estudos terapêuticos, e em estudos in vivo no futuro.

Resumo (inglês)

Currently, approximately 75-88% of fungal infections are caused by Candida species, which generate a cost of $ 1.7 billion for public health in the US. Candida albicans is the main microorganism that causes oral candidiasis, an infection of the oral mucosa of the human organism. The pathogenicity of this species is related to the formation of biofilms, which act as an impermeable and protective coating, and make the microorganism resistant to conventional drugs. In this case, the most commonly used antifungals, have no effective action. For this reason, the search for new treatment options and new drugs is in constant development, especially in the biotechnology area. The antifungal peptides of the Histatin family, including Histatin-5, are an example. The Histatin-5 is a peptide naturally found in human saliva, but it undergoes rapid degradation when present in the oral cavity, which is its place of action. For this reason, this work aimed at developing liposomes of different lipid compositions, in order to protect the peptide, improve its action, and preserve its antifungal potential. For this, the peptide 0WHistatin-5, an analog of the peptide Histatin-5, was synthesized, which contains the amino acid tryptophan in its sequence. Therefore, the peptide was synthesized manually by the solid phase synthesis method, followed by cleavage and purification. The molecular weight was confirmed by using HPLC and ESI-MS. The liposomes were produced by the lipid film hydration method, with three different lipid compositions, named F1, F2 and F3. F1 has only DPPC and Chol in its composition, F2 contains, in addition to these components, PEG and F3 contains DPPC, Chol and POPG. The liposomes were submitted to extrusion and sonication processes, in order to standardize their vesicle size, and determine the best technique for their production. The dynamic light scattering technique was used to characterize the liposomes, which were tested for encapsulation efficiency, release kinetics, stability and evaluation of the antifungal activity. The synthesis method of the Histatin-5 was adequate and the purification process allowed to obtain the peptide in high purity. The liposomes obtained by extrusion presented average size in the range of 100 nm, while the liposomes obtained by sonication presented a smaller size, in the range of 90 nm. Liposomes loaded with Histatin-5 showed an increase in their mean size, which indicated that the peptide was contained in the intern aqueous compartment of the liposomes. The encapsulation efficiency was higher for the liposomes obtained by sonication. The F1 formulation presented an encapsulation efficiency of 34.5%, which contains DPPC and Chol in its composition. The lipid composition of the liposomes was related to their encapsulation efficiency, and the presence of cholesterol hindered the encapsulation of the peptide. The stability of the formulations was also related to their compositions. The F3 formulation obtained by sonication and containing POPG presented a higher stability when stored for 60 days at 4°C. The formulations showed the ability to release the peptide in the total period of 96 hours. The first release peak was observed after 5 hours, and a further increase of the released content was verified after 30 hours. The antimicrobial assay was performed using C. albicans ATCC 10231. It demonstrated that the inhibition for F1 was 66.5% after four hours of incubation, and it was maintained at 30% until the end of the experiment. Thus, this work conclusions showed that the use of nanostructured systems is of great importance to enable the application of Histatin-5 in therapeutic studies, and in vivo studies in the future.

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Português

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