Avaliação do potencial de carreadores lipídicos nanoestruturados funcionalizados com cetuximabe dispersos em hidrogéis termo-responsivos mucoadesivos para administração intranasal de temozolomida no tratamento do glioblastoma multiforme - Filippo, Leonardo Delello Di [UNESP] (UNESP, 2025)
O glioblastoma multiforme (GBM) é a neoplasia do Sistema Nervoso Central (SNC) mais prevalente e mais agressiva. A temozolomida (TMZ), fármaco de primeira escolha para o tratamento do GBM, apresenta eficácia clínica limitada, associada ao desenvolvimento de resistência em estágios mais avançados da doença, além da TMZ possuir limitações físicoquímicas que dificultam seu uso, como curta meia vida biológica e biodistribuição não seletiva, o que promove efeitos adversos decorrentes da toxicidade sistêmica. Visando superar estas limitações e otimizar a entrega para o SNC, uma abordagem promissora é a encapsulação da TMZ em carreadores lipídicos nanoestruturados (CLN) funcionalizados com ligantes específicos de receptores de EGFR, como o cetuximabe (CTX), os quais estão superexpressos em células tumorais de GBM, com posterior dispersão em hidrogéis termo-responsivos mucoadesivos (HTRM) para administração intranasal, via que pode ser vantajosa devido à ausência do metabolismo de primeira passagem, evitando a passagem pela BHE e otimizando sua entrega no SNC. Assim, o objetivo deste trabalho é a avaliação do potencial de CLNs funcionalizados com CTX dispersos em HTRM para administração intranasal de TMZ em modelos de GBM. Foram desenvolvidos CLNs funcionalizados com CTX contendo TMZ (CLN-TMZ-CTX) pela técnica de fusão-emulsificação seguido de sonicação e caracterizados quanto à sua morfologia, tamanho, índice de polidispersão, potencial zeta e comportamento térmico. A eficiência de encapsulação da TMZ também foi determinada, bem como a eficiência de acoplamento do CTX aos CLN, além de sua integridade. Os sistemas obtidos foram incorporados em HTRM e realizados ensaios reológicos, estudos de liberação, retenção, permeação em modelo ex vivo e biocompatibilidade in vitro. O potencial biológico e atividade antitumoral dos CTX-CLN-TMZ incorporados em HTRM foram determinados utilizando modelos in vitro e in vivo. Os CTX-CLN-TMZ apresentaram tamanho em torno de 100 nm, com carga superficial negativa (- 33 mV) e distribuição de tamanho homogênea (IPD 0.24), desejável estabilidade coloidal ao longo de 90 dias, além de uma eficiência de encapsulação da TMZ (65%) e acoplamento do CTX (30%) coerentes com a aplicação pretendida. O hidrogel obtido a partir dos CTX-CLN-TMZ (CLN-HTRM) apresentou propriedades reológicas adequadas para administração intranasal, além de perfis de liberação sustentada ao longo do tempo. O CLN-HTRM apresentou permeação otimizada através da mucosa intranasal, citocompatibilidade em queratinócitos (HaCat) e biocompatibilidade em modelo HET-CAM. A encapsulação da TMZ em CLN funcionalizados com CTX potencializou seu efeito citotóxico em células de GBM (U251-MG), e um efeito mais pronunciado nestas células em detrimento de fibroblastos saudáveis (NIH/3T3). A funcionalização com CTX proporcionou uma internalização celular otimizada, além de apresentar propriedades antiinvasão e migração em células de GBM. A administração intranasal do CLN-HTRM evidenciou uma biodistribuição seletiva para o SNC com biodistribuição sistêmica mínima em modelo in vivo. Combinando duas abordagens inovadoras, os resultados sugerem a obtenção de uma tecnologia de entrega de fármacos que favorece o tratamento local do GBM, entregando o fármaco de modo seletivo às células cancerígenas, diminuindo a toxicidade sistêmica e aumentando a eficácia da TMZ.

Glioblastoma multiforme (GBM) is the most prevalent and aggressive neoplasm of the central nervous system (CNS). Temozolomide (TMZ), the first-line chemotherapeutic agent for GBM treatment, exhibits limited clinical efficacy due to the emergence of resistance in advanced stages of the disease. Additionally, TMZ presents physicochemical limitations such as a short biological half-life and non-selective biodistribution, which contribute to systemic toxicity and associated adverse effects. To overcome these challenges and enhance CNS delivery, a promising strategy involves the encapsulation of TMZ into nanostructured lipid carriers (NLCs) functionalized with ligands targeting epidermal growth factor receptors (EGFR), such as cetuximab (CTX), which are overexpressed on GBM tumor cells. These functionalized nanoparticles were subsequently dispersed into thermoresponsive mucoadhesive hydrogels (TRMHs) for intranasal administration—a route that bypasses first-pass metabolism and the blood-brain barrier (BBB), thereby enhancing drug delivery to the CNS. This work aims to evaluate the potential of CTX-functionalized NLCs (CTX-CLN-TMZ) dispersed in TRMHs for the intranasal delivery of TMZ in GBM models. CTX-CLN-TMZ were prepared using the fusion-emulsification technique followed by sonication and were characterized in terms of morphology, particle size, polydispersity index (PDI), zeta potential, and thermal behavior. TMZ encapsulation efficiency and CTX conjugation efficiency, as well as CTX structural integrity, were also assessed. The nanoparticles were incorporated into TRMHs, and rheological properties, in vitro drug release, ex vivo permeation and retention through porcine nasal mucosa, and in vitro biocompatibility were investigated. The biological activity and antitumor potential of CTX-CLN-TMZ embedded in TRMHs were evaluated using both in vitro and in vivo models. The CTX-CLN-TMZ formulations exhibited a particle size of approximately 100 nm, a negative surface charge (-33 mV), and a homogeneous size distribution (PDI 0.24), with desirable colloidal stability over 90 days. TMZ encapsulation efficiency was 65%, and CTX conjugation efficiency was 30%, aligning with the intended application. The resulting hydrogel (CTX-CLN-TMZ/TRMH) displayed suitable rheological properties for intranasal administration and sustained drug release profiles. This system also demonstrated enhanced mucosal permeation, cytocompatibility with HaCaT keratinocytes, and biocompatibility in the HET-CAM assay. Encapsulation of TMZ in CTX-functionalized NLCs potentiated its cytotoxic effect in GBM cells (U251-MG), with a more selective action compared to healthy fibroblasts (NIH/3T3). CTX functionalization improved cellular uptake and conferred anti-migratory and anti-invasive properties in GBM cells. In vivo intranasal administration of CTX-CLN-TMZ/TRMH resulted in selective CNS biodistribution with minimal systemic exposure. By combining two innovative approaches, this strategy offers a promising drug delivery platform for the local treatment of GBM, achieving selective targeting of cancer cells, reducing systemic toxicity, and enhancing the therapeutic efficacy of TMZ.
Evaluation of the potential of cetuximab-functionalized nanostructured lipid carriers dispersed in mucoadhesive thermoresponsive hydrogels for intranasal administration of temozolomide in the treatment of glioblastoma multiforme
Keywords: Tumores; Medicação intranasal; Glioblastoma multiforme; Mucoadesão; Câncer de cérebro; Carreador lipídico nanoestruturado; Brain cancer; Functionalization; Mucoadhesion; Glioblastoma multiforme