Desenvolvimento de dispersões de nanopartículas de Poly(e-caprolactona) contendo ß-cariofileno para o tratamento tópico da acne

Abstract

A acne é uma doença inflamatória crônica do folículo pilossebáceo e a mais comum entre as dermatológicas. A manifestação da acne é multifatorial, mas a Propionibacterium acnes desempenha um papel central no agravamento da inflamação. A elevada prevalência da acne e seu impacto na qualidade de vida trazem grande relevância para um tratamento mais eficaz. Os medicamentos convencionais contra acne causam efeitos adversos e pouca adesão do paciente. Diversos biativos naturais têm se mostrado fontes mais seguras para o desenvolvimento de novos medicamentos. Tratamentos tópicos direcionados a diferentes fatores fisiopatológicos e alvo-específicos são esforços importantes na busca por novos tratamentos. O ß-cariofileno (ßCF) é um sesquiterpeno, naturalmente presente em óleos essenciais, como o óleo de copaíba (OC), e demonstrou ser um agente terapêutico multifuncional. Dentre as atividades atribuídas ao ßCF, sua ação anti-inflamatória tem destaque, sendo capaz de modular alvos moleculares com implicações importantes na patogênese da acne. Conhecendo-se as potencialidades da utilização de nanopartículas poliméricas para o direcionamento e controle da liberação de ativos, o objetivo deste trabalho foi incorporar o ßCF em nanopartículas poliméricas de poli(e-caprolactona) (PCL) para o tratamento tópico da acne. Foram desenvolvidas formulações com PCL de duas massas molares, 80 kDa (APCL) e 12,5 kDa (BPCL), e três tipos de sistemas, incorporando apenas o ativo ßCF, ou na presença dos coestabilizadores, crodamol ou OC. As nanopartículas apresentaram diâmetro médio em torno de 200 nm, com distribuição estreita (PDI < 0,29) e pH em torno de 3. O método de miniemulsão-evaporação do solvente se mostrou eficiente, possibilitando alcançar eficiências de encapsulação do ßCF superiores a 96%. As imagens de microscopia eletrônica indicaram nanopartículas com morfologia esférica e os resultados de DSC, que os compostos estão dispersos na matriz polimérica de forma amorfa, com menores entalpias para as nanopartículas com APCL e coestabilizadores. A carga superficial das nanopartículas foi negativa e o aumento do pH do meio favoreceu a estabilidade das dispersões. A presença de coestabilizador demonstrou ser um fator fundamental para obtenção de distribuições de tamanho de partículas mais homogêneas e na estabilidade coloidal dos sistemas, possibilitando dispersões estáveis física e quimicamente por mais de 90 dias, e baixo índice de separação de fases, obtido pelo ensaio de estabilidade acelerada. De maneira geral, dispersões de ambos os polímeros na presença de coestabilizador apresentaram parâmetros físico-químicos e estabilidade adequados. Expressiva ação anti-inflamatória foi obtida pelas nanopartículas, reduzindo significativamente a expressão das citocinas inflamatórias IL-1ß, IL-6 e IL-10. No ensaio de atividade antimicrobiana, a bactéria Propionibacterium acnes foi suscetível às nanopartículas com OC ou crodamol, com CIM de 0,31 mg.mL-1. Os nanossistemas não apresentaram efeito citotóxico na avaliação in vitro, indicando biocompatibilidade e segurança para aplicações biomédicas. Ainda que a eficácia específica do ßCF na acne precise ser investigada, o presente estudo sugeriu pela primeira vez que o ßCF pode contribuir para a terapêutica da acne por meio da modulação do crescimento da P. acnes e da resposta inflamatória, quando incorporado em nanopartículas poliméricas de PCL.

Abstract: Acne is a chronic inflammatory disease of the pilosebaceous follicles and the most common among dermatological ones. The manifestation of acne is multifactorial, but Propionibacterium acnes plays a central role in worsening inflammation. The high prevalence of acne and its impact on quality of life bring great relevance for an effective treatment. Conventional acne medications cause adverse effects and poor patient compliance. Several natural bioactives have been shown to be promising and safer sources for the development of new drugs. Topical treatments aimed at different pathophysiological factors and the definition of specific targets are important efforts for better treatment options. ß-caryophyllene (ßCF) is a sesquiterpene, naturally present in essential oils such as copaiba oil (OC), and has been shown to be a multifunctional therapeutic agent. Among the various activities attributed to ßCF, its anti-inflammatory action stands out, being able to modulate molecular targets with important implications in acne pathogenesis. Considering the potential of polymeric nanocarriers for controlled and targeted drug release, the objective of this work was to incorporate ßCF into polymeric nanoparticles of poly(e-caprolactone) (PCL) in order to obtain colloidal dispersions with desirable characteristics as a topical acne treatment. Formulations with PCL of two molar masses, 80 kDa (APCL) and 12,5 kDa (BPCL), and three types of systems were developed, incorporating only ßCF, or in the presence of co-stabilizers, crodamol or copaiba oil. The nanosystems were evaluated for ßCF incorporation, physicochemical characteristics, stability and activity. The nanoparticles had an average diameter around 200 nm, homogeneous distribution (PDI < 0,29) and the dispersion pH was around 3. The miniemulsification-solvent evaporation method demonstrated to be efficient, achieving ßCF encapsulation efficiencies greater than 96%. Electron microscopy images showed nanoparticles with spherical morphology and DSC results indicated that the compounds are amorphously dispersed in the polymeric matrix. APCL and OC containing nanoparticles had lower enthalpies and crystalline domains. The nanoparticles surface was negatively charged, and stability was favored by increasing dispersions pH. A preliminary stability study was carried out by monitoring particle size distribution and pH of the dispersions stored under refrigeration at 4 °C for 90 days, and accelerated stability tests were performed at 25 °C. The presence of co-stabilizer was fundamental to achieve more homogeneous particle size distribution and better colloidal stability, enabling dispersions with stability for 90 days. In general, APCL and BPCL dispersions containing co-stabilizer presented adequate physicochemical parameters and stability. Expressive anti-inflammatory action was obtained by ßCF and nanoparticle dispersions, significantly reducing the expression of cytokines IL-1ß, IL-6 and IL-10. From antimicrobial activity assay, Propionibacterium acnes was susceptible to dispersions with OC and crodamol, with CBM of 0,31 and 0,63 mg.mL-1, respectively. The nanosystems did not show cytotoxic effect by in vitro evaluation, indicating biocompatibility and good safety for biomedical applications. Although the specific efficacy of ßCF in acne needs to be investigated, the present study suggested for the first time that ßCF can contribute to acne therapy by modulating the growth of P. acnes and the inflammatory response when incorporated into PCL polymeric nanoparticles.