Nano-in-nano containing curcumin and benzydamine hydrochloride for the treatment of vulvovaginal candidiasis: from development to biological application in vitro and in vivo

Abstract

Nesta tese buscou-se o desenvolvimento de uma formulação para o tratamento de candidíase vulvovaginal (CVV) causada por cepa resistente associando produtos de origem natural e nanotecnologia. Entretanto, para se chegar na formulação ideal vários degraus foram necessários. Após a apresentação da temática da tese (Capítulo 1) iniciou-se com o cálculo estimado da prevalência desta doença no Brasil por meio de uma revisão sistemática da literatura com meta-análise, Capítulo 2, a fim de suprir esta lacuna uma vez que faltam dados oficiais no país. Na sequência, em se tratando se cepas resistentes de Candida a C. auris não poderia não ter sido mencionada, uma vez que além de seus problemas de resistência, mencionados no Capítulo 3, ainda foi a causa de casos de infecções vaginais. Na sequência, nos Capítulos 4 e 5 foi apresentado as características físico-química e biológica do licopeno, uma molécula dita como promissora pela literatura. Uma vez que não foi encontrado estudos na literatura associando este produto de origem natural com nanopartículas inorgânicas, no Capítulo 6 foi abordado questões inerentes a aplicação da nanopartícula de sílica mesoporosa (NSM), nanopartícula de escolha desta tese, para o tratamento de doenças infecciosas. Nos dois Capítulos subsequentes, 7 e 8 o desenvolvimento farmacotécnico do licopeno incorporado na NSM, sua atividade antifúngica e toxicidade em modelo in vivo de larvas de Galleria Mellonella foram estudados. Em vista dos resíduos de matéria orgânica de brometo de cetiltrimetilamônio observados nas análises de FTIR no Capítulo 9 foi abordado em detalhes sobre os aspectos gerais deste surfactante e sua toxicidade em células procarióticas e eucarióticas. Uma vez que o licopeno não apresentou atividade antifúngica (nem livre nem incorporado) e anti-inflamatória (Anexo 1) o foco do estudo recaiu sobre outro produto natural também considerado promissor, a curcumina, sujas características físico-químicas e biológicas foram abordadas em detalhes no Capítulo 10. Para esta nova estratégia, este fármaco foi combinado em uma nanopartícula hibrida com o cloridrato de benzidamina, um anti-inflamatório com atividade antifúngica muito utilizado para o tratamento de patologias vaginais. O desenvolvimento farmacotecnológico e a avaliação de sua atividade biológica in vitro e in vivo foi abordada em detalhes no Capítulo 11. Por fim, no Capítulo 12 foi abordado sobre o comportamento termorresponsivo do poloxamer, comportamento este explorado para a aplicação do nanosistema in vivo no capítulo anterior.

This thesis sought to develop a formulation for the treatment of vulvovaginal candidiasis (VVC) caused by a resistant strain combining products of natural origin and nanotechnology. However, to reach the ideal formulation several steps were necessary. After presenting the thesis theme (Chapter 1), it was started with the estimated calculation of the prevalence of this disease in Brazil through a systematic review of the literature with meta-analysis, Chapter 2, in order to fill this gap since there is a lack of official data in the country. Next, when it comes to resistant strains of Candida, C. auris needs to be mentioned, since in addition to its resistance problems, mentioned in Chapter 3, it was also the cause of cases of vaginal infections. Next, in Chapters 4 and 5, the physical-chemical and biological characteristics of lycopene were presented, a molecule considered promising in the literature. Since no studies were found in the literature associating this product of natural origin with inorganic nanoparticles, in Chapter 6 issues inherent to the application of mesoporous silica nanoparticles (MSN), the nanoparticle of choice for this thesis, were addressed for the treatment of infectious diseases. In the two subsequent Chapters, 7 and 8, the pharmacotechnical development of lycopene incorporated into MSN, its antifungal activity and toxicity in an in vivo model of Galleria Mellonella larvae were studied. In view of the organic matter residues of cetyltrimethylammonium bromide observed in the FTIR analyzes in Chapter 9, the general aspects of this surfactant and its toxicity in prokaryotic and eukaryotic cells were discussed in detail. Since lycopene did not present antifungal (neither free nor incorporated) and anti-inflammatory activity (Appendix 1), the focus of the study turned on another natural product also considered promising, curcumin, whose physicochemical and biological characteristics were addressed in detail in Chapter 10. For this new strategy, this drug was combined in a hybrid nanoparticle with benzydamine hydrochloride, an anti-inflammatory with antifungal activity widely used for the treatment of vaginal pathologies. The pharmacotechnological development and evaluation of its biological activity in vitro and in vivo was covered in detail in Chapter 11. Finally, in Chapter 12 the thermoresponsive behavior of poloxamer was discussed, a behavior that was explored for the application of the nanosystem in vivo in the previous chapter.

Dit proefschrift beoogde een nieuwe behandeling te ontwikkelen voor vulvovaginale candidiasis (VVC) veroorzaakt door een resistente stam, waarbij natuurlijke producten werden gecombineerd met nanotechnologie. Verschillende stappen waren nodig om tot de ideale samenstelling te komen. Na de introductie (Hoofdstuk 1) werd in Hoofdstuk 2 de prevalentie van deze ziekte in Brazilië geschat, middels een systematisch literatuuronderzoek met meta-analyse. Dit was nodig vanwege het gebrek aan officiële gegevens in het land. Resistente Candida-stammen, met name C. auris, die naast resistentieproblemen ook vaginale infecties kan veroorzaken werden besproken in Hoofdstuk 3. Hoofdstukken 4 en 5 beschreven de fysisch-chemische en biologische eigenschappen van lycopeen, volgens de literatuur een veelbelovend molecuul. Omdat er geen literatuurstudies werden gevonden die dit natuurlijke product combineerden met anorganische nanodeeltjes, besprak Hoofdstuk 6 mesoporeuze silica nanodeeltjes (MSN) - de nanodeeltjeskeuze voor dit proefschrift - in relatie tot de behandeling van infectieziekten. Hoofdstukken 7 en 8 bestudeerden de farmaceutische ontwikkeling van in MSN opgenomen lycopeen, evenals de anti-schimmelwerking en toxiciteit in een in vivo model met Galleria Mellonella-larven. Gezien de waargenomen organische resten van cetyltrimethylammoniumbromide (CTAB) in de FTIR-analyses in Hoofdstuk 9, werden de algemene aspecten van deze oppervlakteactieve stof en de toxiciteit in prokaryotische en eukaryotische cellen uitvoerig besproken. Aangezien lycopeen geen anti-schimmelwerking (vrij of opgenomen) en ontstekingsremmende activiteit vertoonde (Appendix 1), verschoof de focus van de studie naar een ander veelbelovend natuurlijk product, curcumine, waarvan de fysisch-chemische en biologische kenmerken uitgebreid werden behandeld in Hoofdstuk 10. Voor deze nieuwe strategie werd dit geneesmiddel gecombineerd in een hybride nanodeeltje met benzydaminehydrochloride, een ontstekingsremmer met anti-schimmelwerking die veel wordt gebruikt voor de behandeling van vaginale aandoeningen. De farmaceutische ontwikkeling en evaluatie van de biologische werking in vitro en in vivo werden in detail behandeld in Hoofdstuk 11. Tot slot belichtte Hoofdstuk 12 het thermoresponsieve gedrag van poloxameer, dat in het vorige hoofdstuk werd onderzocht voor de toepassing van het nanosysteem in vivo.