Desenvolvimento de sistemas multifuncionais baseados em nanopartículas poliméricas para a liberação cólon-específica de curcumina e a avaliação da performance biológica in vitro em células de câncer - Paula, Mariana Carlomagno de [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024)
O câncer colorretal (CC) ocupa a terceira causa mais significativa de óbitos associados ao câncer mundialmente, evidenciando a necessidade pela busca de novas opções de tratamento para o manejo desta doença. A curcumina (CUR) têm sido objeto de numerosas investigações para o tratamento de diferentes tipos de cânceres devido às suas propriedades antitumorais, porém apresenta limitações como baixa solubilidade aquosa, instabilidade e desvantagens relacionadas à sua farmacocinética. Neste contexto, as nanopartículas poliméricas (NPs) constituídas por polissacarídeos naturais, como a quitosana (QS), ácido hialurônico (AH) e alginato (ALG), representam abordagem potencial para a veiculação de fármacos instáveis, resguardando-os da degradação precoce, modulando as taxas de liberação e/ou promovendo o direcionamento sítio-específico e favorecendo a interação com a biointerface tumoral. Dessa forma, este estudo teve como propósito desenvolver e caracterizar NPs baseadas em QS/AH e revestidas com ALG para a veiculação de CUR tendo em vista o tratamento de CC. Diferentes proporções de QS:AH foram testadas para obtenção das NPs por complexação polieletrolítica e os resultados mostraram que as NPs na proporção de QS:AH 1:0,05 apresentaram diâmetro hidrodinâmico médio (DHM) de 350,20 ± 4,74 nm, índice de polidispersão (IPD) de 0,24 ± 0,02 e potencial zeta (PZ) de +37,30 ± 2,27 mV. Após a incorporação da CUR, as NPs apresentaram DHM de 392,80 ± 5,36 nm, IPD de 0,33 ± 0,01 e PZ +32,60 ± 1,67 mV. As NPs contendo CUR foram revestidas com 0,1% de ALG, e apresentaram DHM 317,50 ± 9,88 nm, IPD 0,29 ± 0,01 e PZ +29,70 ± 1,14 mV. A eficiência de encapsulação (EE%) da CUR nas NPs QS:AH sem revestimento foi de 40,35 ± 4,96 %, enquanto para as NPs revestidas com ALG a EE% foi de 35,33 ±3,71 %. As NPs sem e com revestimento apresentaram estabilidade física durante 90 dias. As imagens microscópicas capturadas por Microscopia Eletrônica de Varredura revelaram a morfologia esférica das NPs. A análise de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier indicou a existência das bandas características dos polímeros e o fármaco nos espectros das NPs. Já os termogramas obtidos na análise de calorimetria diferencial de varredura indicaram a formação de NPs com estrutura cristalina, as quais foram confirmadas pelas análises de Difração de Raio X. Por fim, o estudo de mucoadesão indicou que as NPs tiveram afinidade pela mucina, especialmente por meio de interações eletrostáticas em pH 6,8, o que comprova a capacidade mucoadesiva do sistema desenvolvido. A incorporação da CUR nas NPs revestidas com ALG reduziu a liberação em meio ácido em 45% para os estudos em meio biorrelevante, em relação ao fármaco livre. Diferentes modelos matemáticos foram utilizando visando avaliar o mecanismo de liberação do fármaco, apresentando maior correlação com o modelo Korsmeyer-Peppas. O conjunto de informações coletadas evidenciam o potencial das NPs baseadas em QS:AH revestidas com ALG para a encapsulação da CUR visando potencial aplicação no tratamento do CC.

Colorectal cancer (CC) ranks as the third most significant cause of cancer-related deaths worldwide, highlighting the need to search for new treatment options to manage this disease. Curcumin (CUR) has been the subject of numerous investigations for the treatment of different types of cancer due to its antitumor properties, but it has limitations such as low aqueous solubility, instability and disadvantages related to its pharmacokinetics. In this context, polymeric nanoparticles (NPs) made up of natural polysaccharides, such as chitosan (QS), hyaluronic acid (HA) and alginate (ALG), represent a potential approach for delivering unstable drugs, protecting them from premature degradation, modulating release rates and/or promoting site-specific targeting and favoring interaction with the tumor biointerface. Therefore, this study aimed to develop and characterize NPs based on QS/AH and coated with ALG for the delivery of CUR with a view to treating CC. Different ratios of QS:AH were tested to obtain NPs by polyelectrolyte complexation and the results showed that NPs in the ratio of QS:AH 1:0.05 had a mean hydrodynamic diameter (DHM) of 350.20 ± 4.74 nm, polydispersity index (IPD) of 0.24 ± 0.02 and zeta potential (PZ) of +37.30 ± 2.27 mV. After incorporation of CUR, the NPs showed DHM of 392.80 ± 5.36 nm, IPD of 0.33 ± 0.01 and PZ +32.60 ± 1.67 mV. The NPs containing CUR were coated with 0.1% ALG, and showed DHM 317.50 ± 9.88 nm, IPD 0.29 ± 0.01 and PZ +29.70 ± 1.14 mV. The encapsulation efficiency (EE%) of CUR in uncoated QS:AH NPs was 40.35 ± 4.96%, while for ALG-coated NPs the EE% was 35.33 ±3.71%. The uncoated and coated NPs showed physical stability for 90 days. The microscopic images captured by Scanning Electron Microscopy revealed the spherical morphology of the NPs. Fourier transform infrared spectroscopy analysis indicated the existence of bands characteristic of the polymers and the drug in the spectra of the NPs. The thermograms obtained in the differential scanning calorimetry analysis indicated the formation of NPs with a crystalline structure, which were confirmed by X-ray diffraction analysis. Finally, the mucoadhesion study indicated that the NPs had an affinity for mucin, especially for through electrostatic interactions at pH 6.8, which proves the mucoadhesive capacity of the developed system. The incorporation of CUR into ALG-coated NPs reduced the release in acidic media by 45% for studies in biorelevant media, in relation to the free drug. Different mathematical models were used to evaluate the drug release mechanism, showing greater correlation with the Korsmeyer-Peppas model. The set of information collected highlights the potential of NPs based on QS:AH coated with ALG for the encapsulation of CUR aiming for potential application in the treatment of CC.
Development of multifunctional systems based on polymeric nanoparticles for colon-specific release of curcumin and evaluation of in vitro biological performance in cancer cells
Keywords: câncer colorretal; nanopartículas poliméricas; curcumina; nanotecnologia; colorectal cancer; polymeric nanoparticles; curcumin; nanotechnology