Sistemas mucoadesivos de gelana/amido retrogradado destinados à liberação colônica do bevacizumabe para o tratamento do câncer colorretal - Cardoso, Valéria Maria de Oliveira [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2019)
A administração oral de fármacos de origem proteica, como o bevacizumabe (BVZ) impõe grandes desafios, considerando sua instabilidade físico-química frente às condições variáveis de pH e conteúdo enzimático nos segmentos superiores do trato gastrointestinal (TGI). No presente trabalho, nanocarreadores orais baseados em goma gelana (GG) e amido retrogradado (AR) foram delineados como potencial estratégia tecnológica para a efetiva proteção do BVZ, bem como para a modulação de suas propriedades físico-químicas, de liberação e dos padrões de interação com a interface biológica, a fim de se alcançar a liberação cólon-específica fármaco de origem proteica. A retrogradação do amido foi explorada a fim de adequar suas propriedades, como solubilidade, intumescimento, propriedades reológicas, mucoadesividade, resistência enzimática, de acordo com o objetivo pretendido. Os sistemas nanoestruturados foram obtidos pela complexação polieletrolítica dos polímeros com o BVZ, e o efeito da reticulação iônica foi também avaliado. Os efeitos das concentrações da mistura polimérica (GG/AR), de BVZ e de cloreto de alumínio (AlCl3) no diâmetro médio, no índice de polidispersidade (PdI) e no potencial zeta (PZ) das nanopartículas foram avaliados empregando um planejamento fatorial (PF) completo 33. Nanopartículas com diâmetro médio entre 191,7 e 629, 87 nm, reduzido PdI (inferior 0,51) e PZ superior à -20 mV foram obtidas. O processo de reticulação levou ao aumento do diâmetro das partículas, as quais apresentaram forma esférica. A eficiência de incorporação do BVZ foi elevada (56,16 % e 100 %) e os espectros de absorção na região do IV evidenciaram que as interações entre os polímeros e o BVZ devem ser predominantemente supramoleculares. A manutenção das estruturas secundária e terciária da proteína após a incorporação nos nanocarreadores foi evidenciada pelas análises de espectroscopia de absorção na região do infravermelho (IV) e pela espectroscopia de fluorescência intrínseca. A estabilidade térmica do BVZ incorporado nas nanopartículas reticuladas ou não foi demonstrada pela microcalorimetria exploratória diferencial. A expressiva modificação do comportamento reológico da mucina na presença das nanopartículas reticuladas ou não reticuladas, evidenciou as propriedades mucoadesivas dos sistemas, sendo que a reticulação iônica desfavoreceu a mucoadesão em meio ácido. A capacidade mucoadesiva associada às reduzidas taxas de liberação do BVZ (< 38 % em pH 1,2 e < 31 % em pH 6,8) devem favorecer o acúmulo do fármaco no sítio de ação. A integridade estrutural do BVZ após incubação das nanopartículas nos meios de dissolução (HCl 0,1 N pH 1,2 e tampão fosfato 0,1 M pH 6.8) foi evidenciada pela análise de dicroísmo circular. A baixa permeabilidade (Papp 0,5 x 10-6 cm.s- 1) e a redução da citotoxicidade do BVZ incorporado às nanopartículas reticuladas ou não reticuladas foram demonstradas em modelo de monocamadas de células Caco-2. A nanocompartimentalização do BVZ em nanopartículas reticuladas ou não promoveu a expressiva redução da angiogênese em modelo de membrana corioalantóica do embrião da galinha (CAM), demonstrando a potencialização da atividade anti-angiogênica do BVZ incorporado nas nanopartículas.

Oral administration of protein nature drugs, such as bevacizumab (BVZ) enjoin great challenges, considering its physico-chemical instability against pH variable and enzymatic content in the upper segments of gastrointestinal (GIT). In the present work, oral nanocarriers based on gellan gum (GG) and retrograded starch (RS) were designed as a potential technological strategy for the effective protection of BVZ, as well as for the modulation of its physicochemical properties, of release and interaction with the biological interface, in order to achieve the colon-specific release of this protein origin drug. The starch retrogradation was exploited to suit its properties, such as solubility, swelling, rheological properties, mucoadhesiveness, enzyme resistance, according to the intended aim. The nanostructured systems were obtained by the polyelectrolytic complexation of the polymers with the BVZ, and the effect of the ionic cross-linking also was evaluated. The effects of the polymer blends (GG/AR), BVZ and aluminum chloride (AlCl3) concentration on the mean diameter, polydispersity index (PdI) and zeta potential (ZP) of the nanoparticles were evaluated using a factorial design (FD) 33. Nanoparticles with average diameter between 191.7 and 629, 87 nm, reduced PdI (lower 0.51) and PZ higher than -20 mV were obtained. The cross-linking process led to the increase in particles diameter, which presented spherical shape. The BVZ incorporation efficiency was high (56.16% and 100%) and the absorption spectra in the infrared (IR) region evidenced that the interactions between the polymers and BVZ should be predominantly supramolecular. The secondary and tertiary structures maintenance of protein after the incorporation in the nanocarreadores was evidenced by analyzes of absorption spectroscopy IR region and by the intrinsic fluorescence spectroscopy. The BVZ thermal stability incorporated in the cross-linked or un-cross-linked nanoparticles was demonstrated by differential scanning microcalorimetry. The expressive modification of the mucin rheological behavior in the presence of the cross-linked or un-cross-linked nanoparticles showed the mucoadhesive properties of systems, so that the ionic cross-linking disturbed the mucoadhesion in acidic medium. The mucoadhesive hability associated to low BVZ release rates (< 38 % at pH 1.2 and < 31 % at pH 6.8) should favor the drug accumulation at the action site. The BVZ structural integrity after nanoparticles incubation in the dissolution media (0.1 N HCl pH 1.2 and 0.1 M phosphate buffer pH 6.8) was evidenced by circular dichroism analysis. The low permeability (Papp 0.5 x 10-6 cm.s-1) and reduction of BVZ cytotoxicity incorporated into the cross-linked or non-crosslinked nanoparticles were demonstrated in a Caco-2 cell monolayer model. Nano-compartmentalization of BVZ into cross-linked nanoparticles or un-cross-linked promoted the expressive angiogenesis decrease in the chicken embryo chorioallantoic membrane model (CAM), demonstrating the anti-angiogenic activity potentialization of BVZ incorporated in the nanoparticles.
Mucosadhesive systems of gellan/retrograde starch intended for the colonic release of bevacizumab for the colorectal cancer treatment.
Keywords: sistemas nanoestuturados; liberação cólon específica; políssacarídeos naturais; goma gelana; amido retrogradado; sistemas mucoadesivos; nanostructured systems; colon specific release; natural polysaccharides; gellan gum; retrograded starch