Dispositivo de nanocelulose bacteriana para liberação de camptotecina encapsulada em nanopartículas de policaprolactona

Abstract

No tratamento de gliomas ? neoplasia primária do parênquima cerebral caracterizada por sua elevada agressividade ? a administração oral ou intravenosa de quimioterápicos requer uma elevada dose sistêmica devido à presença da barreira hematoencefálica. Dessa forma, a entrega intracraniana desses compostos, após a remoção cirúrgica do tumor, por meio de dispositivos de liberação controlada (DDS) surge como uma alternativa promissora para reduzir a dose sistêmica e aumentar a eficiência do tratamento. Nesse contexto, a camptotecina (CPT), um fármaco com potente ação antitumoral, destaca-se por atuar como inibidor da topoisomerase I. Entretanto, sua molécula pode sofrer hidrólise em meio fisiológico, assumindo uma forma inativa; assim, a sua encapsulação constitui uma estratégia importante para preservar sua atividade, aumentar a biodisponibilidade e prolongar o tempo de retenção no organismo. Além do fármaco, para o desenvolvimento desses dispositivos é necessário selecionar uma matriz biocompatível que permita a sua liberação controlada. Portanto, o objetivo desse trabalho foi de desenvolver um dispositivo à base de esferas nanocelulose bacteriana para a liberação controlada de CPT encapsulada em nanopartículas (NPs) de policaprolactona. As NPs foram obtidas por meio da técnica de miniemulsificação-evaporação de solvente e apresentaram diâmetro médio de partícula de 200 ± 4 nm e uma eficiência de encapsulação de 99 ± 1%. Pela liberação in vitro do fármaco em meio e do DDS, determinou-se que as NPs perdem apenas 10% da sua carga por difusão, indicando que o fármaco permanece retido nas NPs por mais de 7 dias. Ainda, o DDS apresentou uma liberação de 73 ± 4% das NPs em 12 dias, indicando que o dispositivo desenvolvido foi bem-sucedido ao proporcionar a liberação do fármaco nanoencapsulado de forma controlada e prolongada.

Abstract: In the treatment of gliomas ? primary neoplasms of the brain parenchyma characterized by their high aggressiveness ? the oral or intravenous administration of chemotherapeutic drugs require high systemic doses due to the blood-brain barrier. Therefore, the intracranial delivery of these agents, inside the post-operative cavity, through drug delivery systems (DDS) emerges as a promising alternative to reduce systemic dosage and improve treatment efficiency. In this context, camptothecin (CPT), a drug with potent antitumor activity, stands out as a topoisomerase I inhibitor. However, this molecule can undergo hydrolysis in physiological conditions, converting into an inactive form. Thus, its encapsulation represents an important strategy to preserve its activity, increase bioavailability and prolong its circulation time. In addition to the drug, the development of these devices requires the selection of a biocompatible matrix capable of a controlled release of the drug. Therefore, the aim of this study was to develop a device based on bacterial nanocellulose spheres for the sustained release of CPT encapsulated in polycaprolactone nanoparticles (NPs). The NPs developed through the miniemulsification-solvent evaporation technique presented an average particle diameter of 200 ± 4 nm and an encapsulation efficiency of 99 ± 1%. From the in vitro drug release study in medium and from the DDS, it was determined that the NPs only lose 10% of their loading by diffusion, indicating that the drug remains retained within the NPs for more than 7 days. Furthermore, the DDS showed a release of 73 ± 4% of the loaded NPs over 12 days, indicating that the developed device was successful in providing controlled and prolonged release of the nanoencapsulated chemotherapeutic drug.