Estudo in vitro do potencial da piperina encapsulada em metal-organic frameworks e com modificação de superfície para o tratamento do câncer de mama - Quijia Quezada, Christian Rafael [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023)
O câncer de mama é uma das principais causas de morte entre mulheres com câncer em todo o mundo, levando à busca por tratamentos quimioterápicos mais eficazes. Entre os compostos com potencial quimioterapêutico, destaca-se a piperina (PIP), que demonstrou atividade antitumoral em linhagens de câncer de mama. No entanto, a utilização desse composto em estudos pré-clínicos tem sido limitada devido à sua toxicidade. Uma abordagem promissora para melhorar as propriedades biofarmacêuticas da piperina é o uso de redes metalo-orgânicas (MOFs), como o MIL-100 (Fe), como sistemas de liberação de fármacos. Além disso, a modificação de nanoestruturas com materiais naturais, como as membranas de macrófagos (MM) ou quitosana (QUI), pode proporcionar uma camuflagem contra o sistema imunitário, resistência à degradação e liberação controlada. Inspirado por esses avanços científicos e tecnológicos, este trabalho tem como objetivo avaliar o potencial da piperina encapsulada em MOFs revestidos com MM ou QUI para o tratamento do câncer de mama. Neste estudo, foram sintetizados com sucesso os nanosistemas baseados no MIL-100(Fe) contendo piperina revestida com MM (MM@PIP@MIL-100(Fe)) ou com QUI (QUI@PIP@MIL-100(Fe)) por meio de síntese hidrotermal assistida por micro-ondas e método de impregnação. As análises por difração de raios-X de MIL-100(Fe) e PIP@MIL-100(Fe) revelaram a cristalinidade dos materiais e tamanhos de partícula de 18,32 nm e 76,18 nm, respectivamente. A presença de proteínas na superfície das vesículas de MM@PIP@MIL-100(Fe) foi confirmada por eletroforese (SDS-PAGE), enquanto o revestimento de quitosana (QUI) no MOF foi sugerido por espectroscopia de infravermelho. A quantificação da piperina nos MOFs foi realizada por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), mostrando uma eficiência de encapsulamento de 95 ± 3%. Os ensaios de citotoxicidade em células de câncer de mama, como MCF-7, SKBR3, MDA-MB-231 e BT549, utilizando os materiais PIP@MIL-100(Fe), MM@PIP@MIL-100(Fe) e QUI@PIP@MIL-100(Fe), revelaram um índice de citotoxicidade maior em comparação com a piperina livre, com uma concentração inibitória média (IC50) entre duas e dezessete vezes maior. Em conclusão, este trabalho sugere potencial aplicação da piperina nessas nanoestruturas no tratamento do câncer de mama.

Breast cancer is one of the leading causes of death among women with cancer worldwide, triggering the search for more effective chemotherapy treatments. Among the compounds with chemotherapeutic potential, piperine (PIP) stands out as promising due to its antitumor activity in breast cancer cell lines. However, the introduction of this compound in preclinical studies has been limited due to its toxicity. Metal-organic frameworks (MOFs), including MIL-100 (Fe), represent an attractive platform as drug delivery systems and can be employed to improve the bio-pharmaceutical properties of this molecule. Additionally, one engineering strategy is the modification of nanostructures with natural materials, such as macrophage membranes (MM) or chitosan (CHI), which are used as a camouflage system against the immune system within the body, providing resistance to degradation and controlled release. Inspired by these scientific and technological advancements, the present study aims to evaluate the potential of PIP encapsulated in MOFs coated with MM or CHI for-breast cancer treatment. In this research, we report the successful synthesis of nanosystems based on MIL-100(Fe) containing piperine coated with MM (MM@PIP@MIL-100(Fe)) or with CHI (CHI@PIP@MIL-100(Fe)) via microwave-assisted hydrothermal synthesis and impregnation method. X-ray diffraction analysis of MIL-100(Fe) and PIP@MIL-100(Fe) revealed the crystallinity of the materials, with particle sizes of 18.32 nm and 76.18 nm, respectively. Coating of vesicles for MM@PIP@MIL-100(Fe) was confirmed by electrophoresis (SDS-PAGE), demonstrating the presence of proteins on its surface. Chitosan coating on the MOF was confirmed by infrared spectroscopy. High-performance liquid chromatography (HPLC) was used to quantify PIP in the MOFs, showing an encapsulation efficiency of 95 ± 3%. Cytotoxicity assays on breast cancer cells such as MCF-7, SKBR3, MDA-MB-231, and BT549, using the materials PIP@MIL-100(Fe), MM@PIP@MIL-100(Fe), and CHII@PIP@MIL-100(Fe), revealed a higher cytotoxicity index compared to free piperine, with two to seventeen times higher median inhibitory concentration (IC50). In conclusion, this work undeniably demonstrates that these nanostructures hold promise for PIP-based therapies for breast cancer.
In vitro study of the potential of piperine encapsulated in metal-organic frameworks with surface modification for the treatment of breast cancer
Keywords: câncer de mama; metal-organic frameworks; MIL-100 (Fe); piperina; membrana celular; quitosana; Breast cancer; Piperine; cell membrane; chitosan