Sistemas de microagulhas para o tratamento não invasivo de cancro da pele

Abstract

O melanoma é a forma mais grave de cancro da pele, existindo atualmente diversos tipos de tratamentos possíveis para este tipo de cancro. Entre eles, destacam-se a cirurgia, a quimioterapia, a imunoterapia, a radioterapia e as terapias alvo. Muitas das propriedades farmacológicas dos fármacos convencionais podem ser melhoradas através do uso de sistemas de administração de fármacos adequados. Desde que a primeira patente de microagulhas foi registada, a investigação sobre a utilização de microagulhas como sistema de administração de fármacos avançou significativamente, existindo um interesse crescente em usar estes dispositivos para tratar diferentes condições dermatológicas, como é o caso dos melanomas. Neste contexto, o principal objetivo deste trabalho consistiu na preparação e caracterização de microagulhas de pululano contendo nanopartículas de ouro (AuNPs) funcionalizadas com fucoidano, que é um polissacarídeo com propriedades antitumorais, e estudar a sua potencial aplicação para o tratamento não invasivo de cancro da pele. Os sistemas de microagulhas preparados foram caracterizados relativamente à sua morfologia, propriedades mecânicas, capacidade de inserção na pele e citotoxicidade in vitro. Os resultados mostram que as microagulhas com melhores características morfológicas (por se apresentarem completamente preenchidas) e mecânicas (0,42 N por microagulha) são as que foram preparadas a partir de uma solução com 20% m/v de pululano. Posteriormente, foram testadas diferentes concentrações de fucoidano para avaliar o seu efeito no tamanho e concentração das AuNPs e, concluiu-se que a solução de 0,1% m/v de fucoidano permite a obtenção de nanopartículas de menor tamanho, tendo sido, por isso, escolhida para a produção das AuNPs. A incorporação das AuNPs nas microagulhas de pululano alterou o seu aspeto morfológico, tornando-as ocas, e diminuiu a sua resistência mecânica (0,22 N por microagulha). No entanto, e de acordo com o teste de inserção num modelo físico de pele, as microagulhas de pululano/AuNPs/fucoidano conseguem penetrar até 381 μm de profundidade, o que demonstra que têm capacidade para ultrapassar o estrato córneo. Adicionalmente, a citotoxicidade in vitro das microagulhas foi avaliada nas linhas celulares HaCaT (queratinócitos humanos) e A375 (células de melanoma humano) ao fim de 24 h. Os resultados mostraram que as microagulhas de pululano/AuNPs/fucoidano não são citotóxicas para as células HaCaT (viabilidade celular ≈ 100%), no entanto, a viabilidade celular das células A375 reduziu para 74,3±2,5%. Esta redução é indicativa de que as microagulhas possuem alguma toxicidade celular para as células de melanoma, e, portanto, um aumento da concentração das AuNPs/fucoidano promoverá certamente uma maior resposta citotóxica nas células cancerígenas. Todos os resultados alcançados demonstram o potencial destes sistemas de microagulhas de pululano/AuNPs/fucoidano para o tratamento não invasivo de cancro da pele.

Melanoma is the most serious form of skin cancer, and currently there are several types of possible treatments for this type of cancer. These include surgery, chemotherapy, immunotherapy, radiotherapy, and targeted therapies. Many of the pharmacological properties of conventional drugs can be improved by using drug delivery systems. Since the first microneedle patent was registered, research into the use of microneedles as a drug delivery system has advanced significantly, and there is a growing interest in using these devices to treat dermatological conditions, such as melanomas. In this context, the main objective of this study is the preparation and characterization of pullulan microneedles incorporated with gold nanoparticles (AuNPs), functionalized with fucoidan, which is a polysaccharide with anticancer properties, and study their application for the non-invasive treatment of skin cancer. The microneedle systems prepared were characterized in terms of morphology, mechanical properties, skin insertion capacity and in vitro cytotoxicity. The results show that the microneedles with better morphological (because they are completely filled) and mechanical performance (0,42 N per microneedle) are those prepared from a solution with 20% w/v of pullulan. Afterwards, different fucoidan concentrations were tested to check their effect on the size and concentration of AuNPs and it was concluded that the solution with 0.1% w/v of fucoidan allows the formation of smaller nanoparticles and, therefore, has been chosen for the synthesis of AuNPs. The incorporation of AuNPs into the microneedles modified their morphological appearance, making them hollow, and decreased their mechanical resistance (0,22 N per microneedle). Nevertheless, it was possible to conclude that the microneedles can penetrate up to 381 μm depth, managing to overcome the stratum corneum. Additionally, the in vitro cytotoxicity of the microneedles was evaluated in the HaCaT (human keratinocytes) and A375 (human melanoma) cell lines after 24 h. The results showed that the pullulan/AuNPs/fucoidan microneedles are not cytotoxic to HaCaT cells (cell viability ≈ 100%), however, the cell viability of A375 cells decreased to 74.3±2.5%. This reduction is indicative that the microneedles have some cellular toxicity for melanoma cells, and therefore an increase in the concentration of AuNPs/fucoidan will certainly promote a greater cytotoxic response in cancer cells. All the achieved results demonstrate the potential of these pullulan/AuNPs/fucoidan microneedle systems for the non-invasive treatment of skin cancer.