Programa de Pós-Graduação em Nanotecnologia Farmacêutica

Desenvolvimento e avaliação das propriedades biofarmacêuticas e farmacológicas de nanopartículas de polieletrólitos constituídas de pranlintida e sulfato de dextrana com vistas a potencial aplicação para administração nasal no tratamento do Alzheimer

2022-02-14T13:34:16Z

Desenvolvimento e avaliação das propriedades biofarmacêuticas e farmacológicas de nanopartículas de polieletrólitos constituídas de pranlintida e sulfato de dextrana com vistas a potencial aplicação para administração nasal no tratamento do Alzheimer Zuglianello, Carine A pranlintida (Pram) é um peptídeo análogo da amilina humana, aprovada pelo FDA para tratamento do diabetes mellitus (DM) dos tipos 1 e 2, em combinação com a insulina, e para tratamento da obesidade. Além disso, tem demonstrado efeitos promissores em diversos modelos de doença de Alzheimer (DA), no que parece agir como um antagonista funcional do receptor de amilina, revertendo danos causados por oligômeros tóxicos do peptídeo beta-amiloide (Aß). Em contraponto aos interessantes efeitos terapêuticos, suas propriedades farmacocinéticas compreendem curto tempo de meia-vida e rápida eliminação, após infusão intravenosa. A via de administração subcutânea, em esquema de múltiplas doses diárias também é um inconveniente para os pacientes. Com o intuito de contornar estes inconvenientes, este trabalho teve como objetivo desenvolver nanocarreadores para administração nasal da Pram e avaliar a sua potencial utlização no tratamento da DA. Inicialmente a complexação da Pram, catiônica em pH 4, com sulfato de dextrana (DexS), um polissacarídeo aniônico, foi utilizada para obtenção de nanopartículas de polieletrólitos (DexS/Pram NPs) com concentração de fármaco semelhante a presente no produto comercial, destinado a administração subcutânea (Symlin®). A adição de uma solução de Pram a uma solução de DexS, em uma estreita faixa de concentrações e razão molar, permitiu a obtenção de nanopartículas de polieletrólitos de tamanho nanométrico e com baixa dispersão de tamanho. A formação dos complexos ocorreu por interações eletrostáticas e ligações de hidrogênio espontâneas, além de interações hidrofóbicas, que levaram a modificações estruturais no peptídeo, permitindo sua estabilização na forma bioativa de a-hélice. Porém os complexos não foram estáveis em fluido nasal simulado (FNS), ocorrendo completa dissociação do fármaco. Algumas estratégias foram testadas para estabilização coloidal dos complexos, tendo a associação a superfície de gotículas de uma nanoemulsão demonstrado ser mais promissora, por não causar deslocamento da pranlintida dos complexos e não acrescentar componentes tóxicos à composição das nanopartículas. A permeação in vitro através da mucosa nasal suína foi avaliada utilizando células de difusão de Franz e FNS como meio aceptor. A permeação da Pram a partir das nanoemulsões revestidas pelos complexos (NEDexS/Pram) ocorreu de forma sustentada ao longo do tempo, e foi menor nas primeiras horas, enquanto a retenção na mucosa não foi afetada em relação ao peptídeo, administrado na forma de solução. Nos estudos de mucodifusão, a associação ao nanocarreador aumentou a difusão da Pram através de um gel fluido de mucina, o que foi atribuído às propriedades mucolíticas da DexS. Finalmente, os efeitos dos tratamentos com Pram livre ou associada ao nanocarreador (NEDexS/Pram), por via nasal, e da Pram livre por via intraperitoneal, na dose de 100 µg/kg/dia foram avaliados em estudos in vivo, utilizando modelo animal de DA induzido pela administração intracerebroventricular de oligômeros de Aß1-42. Nos testes comportamentais específicos para memória e cognição, o tratamento com NEDexS/Pram melhorou o desempenho dos animais, enquanto o tratamento com a solução de Pram, administrada por via nasal ou intraperitoneal, não modificou o desempenho dos animais em relação ao controle. Esses resultados estão de acordo com as propriedades esperadas para as nanoemulsões, que foram formuladas para manter a estabilidade da Pram nos fluidos biológicos e mucosa nasal, aumentar a área superficial de contato com a mucosa e promover sua difusão através da camada de muco. Estudos de biodistribuição e toxicidade crônica precisam ser realizados para afirmar os possíveis benefícios do fármaco nas formas livre e nanocarreado no tratamento da DA.; Abstract: Pramlintide (Pram) is a human amylin analog peptide, approved by the FDA for the treatment of diabetes mellitus (DM) types 1 and 2 in association with insulin, and obesity. Besides, Pram has demonstrated promising beneficial effects in several Alzheimer?s disease (AD) models, in what appears to act as a functional amylin receptor antagonist, reversing damage caused by toxic oligomers of the beta-amyloid (Aß) peptide oligomers. Despite its interesting therapeutic effects, Pram has a short half-life time and a fast elimination after intravenous injection. The subcutaneous administration, in a multiple-doses scheme, is also inconvenient for patients. To circumvent these drawbacks, this work aimed to develop Pram-loaded nanocarriers for nasal administration and to evaluate its potential application in the treatment of the DA. Firstly, the complexation of Pram, which is positively charged in pH 4.0, with dextran sulfate (DexS), an anionic polysaccharide, was used to obtain polyelectrolyte nanoparticles (DexS/Pram NPs), with a drug content similar to the subcutaneous formulation, marketed as Symlin®. The addition of a Pram solution to a DexS solution, in a narrow concentration and molar ratio range, allowed the formation of polyelectrolyte particles (DexS/Pram NPs) displaying nanometric size and narrow particle size distribution. The formation of the complexes occurred through electrostatic interactions and hydrogen bonds, in addition to hydrophobic interactions, which led to structural changes in the peptide, allowing its stabilization in the bioactive form of a-helix. Despite that, the complexes were not stable in simulated nasal electrolyte solution (SNES), occurring the complete dissociation of the drug. Some strategies were tested for colloidal stabilization of the complexes, and the association onto the droplet surface of a nanoemulsion (PEC-NEDexS/Pram) demonstrated to be promising, as it did not cause the displacement of the Pram after incubation of the complexes in SNES and did not add toxic components to the formulations. In vitro permeation of the Pram across porcine nasal mucosa was evaluated using Franz diffusion cells and SNES as acceptor medium. Pram permeation from the PEC-NEDexS/Pram occurred in a sustained manner over time, and was lower in the first hours, while the amount of Pram retained in the mucosa did not differ after the application of the free peptide or the PEC-NEDexS/Pram. In muco-diffusion studies, Pram association to the nanocarrier increased its diffusion across the mucin gel, which was attributed to the mucolytic properties of DexS. Finally, in vivo studies were carried out using the experimental model of AD induced by intracerebroventricular injection of Aß1-42 oligomers. The effects of intranasal treatment with Pram, free and associated with nanocarrier, at the dose of 100 µg/kg/day were evaluated. In the behavioral tests of memory and cognition, the treatment with the NEDexS/Pram improved the animal performance, while the treatment with the Pram solution by nasal or intraperitoneal routes did not alter the animal performance, regarding the control group. These results are in accordance with the expected nanoemulsion properties, which were developed to maintain Pram stability in biological fluids and nasal mucosa, enhance the surface contact area with the mucosa and promote the diffusion across the mucus layer. However, biodistribution and chronic toxicity studies must be performed to prove the beneficial properties of Pram, free and associated with the nanocarrier, in the AD treatment after nasal administration. Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Centro de Ciências da Saúde, Programa Programa de Pós-Graduação em Nanotecnologia Farmacêutica, Florianópolis, 2021.

Desenvolvimento de sistemas de liberação nano- e/ou microestruturados contendo sinvastatina para liberação colônica visando o tratamento do câncer colorretal

2016-09-20T04:20:59Z

Desenvolvimento de sistemas de liberação nano- e/ou microestruturados contendo sinvastatina para liberação colônica visando o tratamento do câncer colorretal Dalagnol, Mariana A liberação colônica de fármacos a partir de nano- e micropartículas por via oral é uma estratégia promissora para o tratamento local de diversas doenças que afetam o cólon, como o câncer colorretal. A sinvastatina é um fármaco inibidor competitivo efetivo da 3-hidroxi-3-metil-glutaril coenzima A redutase e atua diretamente na inibição da via da biossíntese do colesterol. Além do seu efeito redutor dos níveis de colesterol, evidências sugerem que a sinvastatina possui efeitos terapêuticos contra o câncer devido à sua interação com uma série de funções celulares essenciais. Desta maneira, objetivo deste trabalho foi desenvolver carreadores microestruturados gastroresistentes encapsulando nanopartículas de quitosana (CSNP) para a liberação colônica da sinvastatina. As nanopartículas de quitosana (CS) e tripolifosfato (TPP) foram preparadas por meio da técnica de interação iônica. Para aumentar a associação da sinvastatina nas nanopartículas foram adicionadas diferentes concentrações de taurocolato de sódio (STC) ou sulfobutiléter-ß-ciclodextrina (SBE-ß-CD) nas formulações. Para a quantificação da sinvastatina, uma metodologia de espectroscopia de absorção do ultravioleta foi desenvolvida e validada. As CSNP contendo STC apresentaram teores de sinvastatina entre 66,91 e 225,14 µg/mL e diâmetros variando entre 317,2 e 443,7 nm. Para as CSNP contendo SBE-ß-CD os teores variaram de 121,4 a 634,62 µg/mL e os diâmetros de 321,07 a 549,53 nm. A eficiência de encapsulação da sinvastatina foi superior a 91 % e o potencial zeta foi positivo para todas as amostras. Estudos in vitro demonstraram que tanto a sinvastatina livre quanto encapsulada (CSNP70) exibiram efeitos citotóxicos, além de induzir a morte celular por apoptose, inibir a migração celular e reduzir a capacidade das células HT-29 de formar colônias. As micropartículas encapsulando as CSNP foram obtidas mediante adição das suspensões de nanopartículas em soluções aquosas de Eudragit® S100 pH 7,2 e estes sistemas foram submetidos à secagem utilizando a técnica de spray-drying. Para avaliar o efeito da concentração de Eudragit® S100 adicionada no controle da liberação do fármaco, diferentes proporções de nanopartículas/Eudragit® S100 (1:4, 1:6 e 1:8) foram testadas. As micropartículas contendo CSNP70 apresentaram teores de sinvastatina entre 0,88 e 1,05 % e diâmetros de cerca 3 µm. As micropartículas encapsulando CSNPCD65 e CSNPTPP/CD45 apresentaram teores de sinvastatina de 0,97 a 1,51 % e diâmetros de cerca de 5 µm. As interações entre os componentes das formulações e as propriedades do estado sólido das partículas foram avaliadas por calorimetria exploratória diferencial, espectroscopia de absorção no infravermelho com transformada de Fourier e difração de raio X. Os ensaios de liberação in vitro confirmaram a obtenção de micropartículas gastroresistentes visto que apenas uma pequena fração de sinvastatina foi liberada em meio ácido. Entretanto, as micropartículas promoveram uma liberação sustentada do fármaco em meio tampão fosfato pH 7,2 ao longo de 8 horas, sendo esta liberação afetada pela proporção nanopartículas/Eudragit® S100 utilizada. Estes resultados indicam que estes sistemas de liberação inovadores podem ser promissores para a liberação colônica da sinvastatina visando o tratamento do câncer colorretal.
; Abstract : The colonic delivery of drugs from nano-microparticles after oral administration is a promising strategy for the local treatment of colonic diseases, such as colorectal cancer. Simvastatin (SIM) is a hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A inhibitor that acts directly in the suppression of the cholesterol biosynthesis by the inhibition of the mevalonate pathway. Besides the lip-lowering effect, increasing evidences suggest that simvastatin has therapeutic effects against cancer due to its interaction with essential cellular functions. Therefore, the aim of this study was to develop nano- and/or microparticles containing simvastatin for colonic delivery aiming the treatment of colorectal cancer. The chitosan nanoparticles were prepared using a modified ionic interaction technique by adding sodium taurocholate (STC) and/or sulfobutylether-ß-cyclodextrin (SBE-ß-CD). To determine the SIM loading in the nano- and/or microparticles an ultraviolet spectroscopy method was developed and validated. The nanoparticles containing STC presented SIM loading ranging between 66.91 and 225.14 µg/mL and mean diameters varying from 317.2 to 443.7 nm. The nanoparticles containing SBE-ß-CD exhibited SIM loading between 121.41 and 634.62 µg/mL and mean diameters ranging from 321.07 to 549.53 nm. The encapsulation efficiency of SIM was above 91 % and the zeta potential was positive for all the samples. In vitro studies demonstrated that both free and encapsulated SIM exhibited cytotoxic effect, induced apoptosis, inhibited cell migration, and reduced the ability of HT-29 cells to form colonies. The microparticles entrapping chitosan nanoparticles (SDP) were obtained by adding the nanoparticles suspensions in a Eudragit® S100 aqueous solution pH 7.2 and dried using the spray-dryer technique. In order to evaluate the effect of the Eudragit® S100 concentration on SIM release, different nanoparticles/Eudragit® S100 ratios (1:4, 1:6, and 1:8) were tested. The microparticles containing STC showed SIM 14 loading between 0.88 and 1.05 % with mean diameters around 3 µm. The microparticles containing SBE-ß-CD presented SIM loading varying from 0.97 to 1.51 % with mean diameters around 5 µm. The interactions between the components of the formulations and crystallinity properties of the nano- and/or microparticles were assessed by differential scanning calorimetry, Fourier-transformed infrared spectroscopy, and X-ray diffraction techniques. The in vitro release studies confirmed the enteric characteristic of all microparticles since a small fraction of SIM was released in the acidic medium. However, the microparticles revealed a sustained drug release in phosphate buffer solution pH 7.2 over 8 hours, that was affected by the nanoparticles/Eudragit® S100 ratios tested. These results indicated that these innovative drug delivery systems could be promising to deliver SIM in the colon for the treatment of colorectal cancer. Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Centro de Ciências da Saúde, Programa Programa de Pós-Graduação em Nanotecnologia Farmacêutica, Florianópolis, 2016

Desenvolvimento de sistemas de liberação nanoestruturados mucoadesivos contendo o ácido elágico visando o tratamento da doença de Alzheimer

2015-02-05T21:22:43Z

Desenvolvimento de sistemas de liberação nanoestruturados mucoadesivos contendo o ácido elágico visando o tratamento da doença de Alzheimer Amorim, Clarissa de Medeiros A doença de Alzheimer é uma doença neurodegenerativa caracterizada pelo declínio progressivo no número de neurônios colinérgicos, sendo a causa mais comum de prejuízos cognitivos em indivíduos com mais de 65 anos de idade. Para o tratamento profilático e terapêutico desta doença, alguns estudos têm evidenciado o uso de compostos polifenólicos, como o ácido elágico (AE). O AE é um derivado dimérico do ácido gálico que possui diversas propriedades farmacológicas, tais como antioxidante, antitumoral, antimutagênica, hipoglicemiante e antibacteriana. Entretanto, este polifenol apresenta baixa solubilidade aquosa e elevado metabolismo no trato gastrintestinal, o qual limita a sua absorção e o alcance de concentrações terapêuticas. Desta maneira, o objetivo deste trabalho foi desenvolver sistemas de liberação nanoestruturados mucoadesivos para a administração nasal do AE, com vistas ao aproveitamento do seu potencial terapêutico para o tratamento da Doença de Alzheimer. As nanoemulsões foram preparadas pela técnica de emulsificação espontânea. Inicialmente, várias concentrações do lipídeo catiônico (oleilamina ou estearilamina) foram testadas a fim de obter nanoemulsões catiônicas. Do mesmo modo, foi avaliado o tipo e concentração do óleo e de lecitina. O tamanho, o pH e o potencial zeta das gotículas foram afetados pela composição das formulações. Para a quantificação do AE, uma metodologia por espectroscopia de fluorescência foi desenvolvida e validada. O teor de AE variou entre 0,27 e 0,36 mg/mL e a eficiência de encapsulação foi superior a 95,50% para todas as formulações. A capacidade antioxidante do AE livre e contido nas nanoemulsões catiônicas foi avaliada pelo método do DPPH, e não foi observada diferença estatística entre as amostras, indicando que a técnica de obtenção das nanoemulsões catiônicas não alterou a potência antioxidante do fármaco. O potencial mucoadesivo das nanoemulsões catiônicas foi avaliado após incubação das formulações com uma dispersão de mucina, e a diferença no potencial zeta e tamanho das nanoemulsões antes e depois da incubação com a mucina foram indicativos de mucoadesão. Estudos de permeação do AE através da mucosa nasal suína foram realizados usando células de Franz, e, para isso, uma metodologia analítica por cromatografia liquida de alta eficiência foi desenvolvida e validada. Os resultados mostraram que a massa permeada do AE contido nas nanoemulsões foi cerca de três vezes maior em relação àquela obtida para o fármaco livre. Estudos farmacológicos em modelo comportamental da DA foram conduzidos após a infusão do peptídeo ß-amilóide pela via intracerebroventricular em camundongos. O AE livre e na forma nanoemulsionada foi administrado por via oral e nasal e os resultados foram comparados. O AE livre na dose de 50 mg/kg e nanoemulsionado na dose de 3,37 mg/kg, ambos pela via oral, e o AE nanoemulsionado na dose de 64 µg/kg por via nasal, foram capazes de diminuir o déficit cognitivo gerado nos animais pela infusão do peptídeo. Entretanto, analises bioquímicas mostraram apenas em um grupo foi possível observar o estresse oxidativo proporcionado pelo peptídeo, sendo este desequilíbrio oxidativo revertido pelo AE contido nas nanoemulsões. Os resultados sugerem que as nanoemulsões catiônicas constituem um veículo promissor para a administração do AE por via nasal. Finalmente, sistemas precursores de cristais líquidos compostos de misturas de PPG-5-CETETH-20, oleilamina e água foram estudados como um veículo alternativo para administração do AE. Para isso, um diagrama de fases ternário foi obtido a partir de misturas dos três componentes. O diagrama de fases evidenciou a região de formação de sistemas líquidos transparentes que, quando diluídos em água, sofrem alterações estruturais, tornando sistemas viscosos transparentes caracterizados por apresentar as mesofases lamelar e hexagonal. Tais sistemas foram caracterizados quanto às propriedades reológicas, perfil de textura e propriedades mucoadesivas. O AE foi incorporado ao sistema precursor de cristal líquido e a capacidade antioxidante foi avaliada pelo método de DPPH. A avaliação in vitro da atividade antioxidante do AE, assim como a análise cromatográfica indicou a ocorrência de interações ou a instabilidade do AE neste sistema, mas mais estudos seriam necessários para elucidar os fenômenos observados. Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Centro de Ciências da Saúde, Programa Programa de Pós-Graduação em Nanotecnologia Farmacêutica, Florianópolis, 2014.