Desenvolvimento de sistemas bioinspirados em canais de íon de detecção ácida (ASICs) utilizando sistema micelar de poliestireno-b-poli(ácido acrílico) (PS-b-PAA)

Abstract

Estímulos prejudiciais ao corpo estão associados à dor via sistema nociceptivo, por meio de receptores sensoriais especializados, chamados nociceptores. Os nociceptores detectam a dor através da ativação de receptores e canais iônicos presentes em sua superfície. Por exemplo, os chamados ASICs, ou canais iônicos sensíveis a ácido, são ativados por pequenas variações de pH que estão relacionadas a muitos distúrbios diferentes. Drogas que cessam o estímulo (e a dor) antagonizam esse processo. Exemplos de antagonistas que atuam nos ASICs são o ibuprofeno, o ácido acetilsalicílico (AAS) e o diclofenaco. O tratamento da dor é um grave problema de saúde pública e por isso há um grande esforço para o desenvolvimento de novas drogas antinociceptivas. As pesquisas nessa área geralmente ocorrem por meio de experimentos que causam dor e são realizados predominantemente em mamíferos como ratos e camundongos. Apoiado na importância do tema, o objetivo principal deste trabalho foi desenvolver um teste de triagem micelar polimérico bioinspirado em canais ASIC. Este teste pode ser usado para acelerar o desenvolvimento de novas drogas antinociceptivas. Para atingir o objetivo, a dispersão micelar de poliestireno-b-poli (ácido acrílico) (PS-b-PAA) foi testada na tentativa de encapsular algumas moléculas orgânicas e os resultados foram acompanhados por espectroscopia UV-Vis. Os melhores resultados foram observados quando a dispersão de PS-b-PAA encapsulava butirato de p-nitrofenila (p-NFB) na presença de lipase isolada de Pseudomonas fluorescens. Quando o p-NFB é liberado, na presença da lipase, ele é convertido no fenol correspondente, deslocando o comprimento de onda máximo de absorbância. Desta forma, a resposta analítica é clara. Para avaliar a influência de uma droga antagonista, o ibuprofeno foi aplicado ao sistema. O sistema desenvolvido foi testado em diferentes pHs (5 - 7,4) a 37 ºC. Foi observada maior liberação de p-NFB durante os experimentos aplicando pH 7,4-6,5, sendo responsivo ao pH como esperado para um sistema ASIC bioinspirado. Também como o esperado, a presença de ibuprofeno reduziu a liberação de p-NFB. Portanto, o sistema desenvolvido parece ser eficaz para a triagem de novos fármacos na faixa de pH fisiológico. Além disso, o sistema é estável, com baixo custo associado e fácil de usar.

Abstract: Harmful stimuli to the body are associated with pain via the nociceptive system, through specialized sensory receptors, called nociceptors. Nociceptors detect pain through the activation of receptors and ion channels present on its surface. For example, the so-called ASICs, or acid-sensing ion channels, are activated by small pH variations that are related to many different disorders. Drugs that cease the stimulus (and pain) antagonize this process. Examples of antagonists that act on ASICs are ibuprofen, acetylsalicylic acid (AAS), and diclofenac. The treatment of pain is a serious issue in public health and because of that, there is a huge effort for the development of new antinociceptive drugs. The research in this field usually occurs through experiments that cause pain and are predominantly conducted in mammals such as rats and mice. Supported on the significance of the theme, the main objective of this paper was to develop a polymeric micellar screening test bioinspired on ASIC channels. This test can be used to accelerate the development of new antinociceptive drugs. To achieve the objective, micellar dispersion of polystyrene-b-poly (acrylic acid) (PS-b-PAA) was tested in an attempt to encapsulate some organic molecules and the results were followed up through UV-Vis spectroscopy. The best results were observed when the PS-b-PAA dispersion encapsulated p-nitrophenyl butyrate (p-NFB) in the presence of lipase isolated from Pseudomonas fluorescens. When the p-NFB is released, in the presence of the lipase, it is converted to the corresponding phenol, dislocating the maximum absorbance wavelength. In this way the analytical response is clear. To evaluate the influence of an antagonist drug, ibuprofen was applied to the system. The developed system was tested in different pHs (5 - 7,4) at 37 ºC. It was observed a larger release of p-NFB during the experiments applying pH 7.4-6.5, being pH-responsive as expected for an ASIC bioinspired system. As well as expected, the presence of ibuprofen reduced the p-NFB release. Therefore, the developed system seems to be effective for the screening of new drugs in the physiological pH range. Besides that, the system is stable, with associated low cost, and easy to use.