Desenvolvimento de sistemas multicamada para libertação controlada de fármacos anticancerígenos

Abstract

O cancro é a principal causa de morbilidade e mortalidade em todo o mundo e o seu tratamento atual, que inclui cirurgia para remoção do tumor, quimioterapia e/ou radioterapia, é bastante agressivo e apresenta inúmeros efeitos secundários, que por vezes são tão fortes que obrigam à interrupção do tratamento antes de se alcançar a erradicação do tumor. Portanto, surge a necessidade de pesquisa de novos fármacos, bem como de novas formas de administração/libertação dos mesmos. Por exemplo, os materiais funcionais nanoestruturados apresentam estruturas e propriedades melhoradas e têm surgido como uma alternativa em várias áreas, incluindo na libertação controlada de fármacos. Uma forma de obter esses materiais consiste na metodologia de adsorção camada-a-camada, a qual permite o desenvolvimento de partículas poliméricas multicamada que apresentam propriedades de libertação controladas com o consequente aumento da eficácia, especificidade, tolerância e índice terapêutico dos fármacos. Os biopolímeros têm ganho uma importância crescente na área biomédica, devido maioritariamente à sua biocompatibilidade e propriedades específicas. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho consistiu na preparação e caracterização de partículas poliméricas multicamada utilizando vários biopolímeros na sua construção, nomeadamente alginato, quitosano e nanofibrilas de proteínas, para a incorporação da curcumina (fármaco modelo). Este sistema multicamada foi preparado mediante a utilização de um template de partículas de sílica modificadas (potencial zeta = +96 ± 2 mV; diâmetro = 480 ± 8 nm) no qual foram depositadas camadas sucessivas de alginato e quitosano (com cargas opostas) até perfazer um total de 5 camadas, ou seja, alginato / quitosano / alginato / quitosano / alginato, e na sexta camada foram depositadas nanofibrilas de lisozima com diferentes razões de aspeto (quociente entre o comprimento e largura). A deposição de cada uma das camadas foi confirmada através da medição da reversão do potencial zeta correspondente à respetiva camada. A caracterização das partículas por microscopia eletrónica de varrimento (SEM) corroborou o sucesso da construção destes sistemas multicamada. Após a verificação da viabilidade de construção das partículas multicamada, a curcumina (fármaco modelo) foi incorporada com sucesso nas partículas de sílica modificadas (cerca de 61 μg de curcumina por mg de template de sílica) antes da deposição das camadas dos biopolímeros. O perfil de libertação da curcumina a partir das partículas multicamada foi estudado e os resultados preliminares evidenciam uma libertação controlada ao longo do tempo para as partículas com 6 camadas de biopolímeros.

Cancer is the leading cause of morbidity and mortality worldwide and its current treatment, which includes surgery for tumor removal, chemotherapy, and/or radiation, is quite severe and has a number of side effects, which are sometimes so severe that the treatment must be interrupted before tumor eradication is achieved. Therefore, there is a need to research novel drugs, as well as novel systems for drug administration/delivery. For example, nanostructured functional materials have improved structures and properties and have emerged as an alternative in several areas, including in controlled drug delivery. One way to obtain these materials is by using the layer-by-layer adsorption methodology, which allows the development of multilayered polymeric particles with controlled release properties and consequent increase in efficacy, specificity, tolerance and therapeutic index of the drugs. Biopolymers have gained increasing importance in the biomedical field mainly due to their biocompatibility and specific proprieties. In this context, the objective of the present work consisted on the preparation and characterization of multilayered polymeric particles using various biopolymers in their construction, namely alginate, chitosan and protein nanofibrils, for the loading of curcumin (model drug). This multilayered system was prepared using a modified silica particle template (zeta potential = + 96 ± 2 mV, diameter 480 ± 8 nm) in which successive layers of alginate and chitosan (with opposite charges) were deposited on a total of 5 layers, i.e., alginate / chitosan / alginate / chitosan / alginate, and lysozyme nanofibrils with different aspect ratios (length to width ratio) were deposited as the sixth layer. The deposition of each of layer was confirmed by measuring the reversion of the zeta potential corresponding to each layer. The characterization of the particles by scanning electron microscopy (SEM) corroborated the success of the construction of these multilayered systems. After confirmation of the viability of the multilayered particle construction, curcumin (model drug) was successfully incorporated into the modified silica particles (about 61 μg of curcumin per mg of silica template) before the deposition of the biopolymers layers. The release profile of curcumin from the multilayered particles was studied and the preliminary results demonstrate a controlled release over time for the particles with 6 layers of biopolymers.