Desenvolvimento de magnetolipossomas baseados em magnetite para aplicações na entrega de fármacos antitumorais

Abstract

O cancro é uma das doenças com maior incidência na população mundial na atualidade, com uma taxa de mortalidade enorme. Os principais problemas na luta contra o cancro prendem-se com a dificuldade de diagnóstico precoce, a citotoxicidade associada aos fármacos anticancerígenos usados em quimioterapia convencional e a falta de tratamentos mais eficazes. A nanotecnologia surge agora com capacidade para dar resposta a este tipo de problemas estando a revolucionar a área da medicina. Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de magnetolipossomas (MGLs) baseados em magnetite com potencial de aplicação no tratamento do cancro pelo efeito conjugado da hipertermia intracelular e entrega controlada de fármacos antitumorais (quimioterapia direcionada), por aplicação de um campo magnético externo. Foram preparadas nanopartículas magnéticas (NMPs) de magnetite por vários métodos. Algumas das nanopartículas sintetizadas apresentam tamanho reduzido (<20 nm), tendo baixa polidispersividade e baixa coercividade (HC≈10 Oe). Essas nanopartículas foram incorporadas com sucesso em lipossomas, obtendo-se magnetolipossomas. Três compostos fluorescentes, potencialmente antitumorais, derivados de tieno[3,2- b]piridinas previamente sintetizados no Centro de Química da Universidade do Minho, foram caracterizados por espetroscopia de absorção (UV-visível) e fluorescência. Os compostos demonstraram emissão de fluorescência razoável em vários solventes, com rendimentos quânticos de fluorescência entre os 2% (clorofórmio) e os 69% (dimetilsulfóxido). No entanto não apresentam emissão de fluorescência em solventes próticos como (água ou álcoois). Os resultados do estudo fotofísico dos compostos em vesículos lipídicos indicaram que estes se localizam na zona da bicamada lipídica, num ambiente relativamente hidrofóbico, apresentando uma emissão de fluorescência razoável nessas condições. Assim sendo, estes compostos podem ser transportados na bicamada lipídica de MGLs para entrega controlada de fármacos. Por fim, foram feitos estudos da interação não específica entre os magnetolipossomas e as células usando vesículos unilamelares gigantes (GUVs) como modelos de membrana celular. Neste sentido, foram realizados ensaios para avaliar a transferência de energia ressonante de Förster (FRET) entre os compostos (doadores) incorporados em magnetolipossomas e lípidos marcados com a sonda fluorescente NBD (aceitante) incorporados nos GUVs. Apesar de não ter sido possível comprovar inequivocamente a ocorrência de FRET entre os fluoróforos, a inibição de fluorescência do NBD pelas MNPs nos magnetolipossomas parece ser indicativo da interação entre os dois sistemas, possivelmente por fusão membranar.

Cancer is one of the diseases with higher incidence among the world’s population nowadays, with a huge mortality rate. The main obstacles in the fight against cancer are due to difficulties in early diagnosis, the cytotoxicity associated with the antitumoral drugs used in conventional chemotherapy and the lack of more efficient treatments. Nanotechnology now arises with ability to provide answers to such problems, causing a revolution in medicine. The goal of this work was the development of magnetoliposomes (MGLs) based on magnetite to be applied in the treatment of cancer by the synergistic effect of intracellular hyperthermia and antitumor drug delivery, by application of an alternating magnetic field. Magnetic nanoparticles of magnetite were prepared by several methods. Some of the synthesized nanoparticles had a small size (<20nm), a narrow size distribution and low coercivity (HC≈10 Oe). Those nanoparticles were successfully incorporated into liposomes leading to magnetoliposomes. Three fluorescent compounds, with potential antitumor activity, thieno[3,2-b]pyridine derivatives, previously synthesized in the Centre of Chemistry of Minho University, were characterized by absorption and fluorescence spectroscopy. All compounds showed significant fluorescence emission in several solvents, with fluorescence quantum yields between 2% (chloroform) and 69% (dimethylsulfoxide). However, they are not fluorescent in protic solvents (like water and alcohols). The results of the photophysical study of compounds incorporated in lipid vesicles indicated that compounds were mainly located in the lipid bilayer, in a mainly hydrophobic environment, showing reasonable fluorescence emission under these conditions. Thus, these compounds can be transported in lipid membranes of MGLs to be used as drug delivery systems. Finally, studies of the non-specific interaction between the MGLs and cells were performed using giant unilamellar vesicles (GUVs) as cell membrane models, in order to assess the Förster resonance energy transfer (FRET) between the compounds (donors) incorporated in MGLs and lipids labeled with the NBD fluorescence probe NBD (acceptor) incorporated in the GUVs. Although it was not possible to prove unequivocally the occurrence of FRET between the fluorophores, the quenching of NBD emission by the magnetic nanoparticles present in the MGLs seems to be indicative of non specific interaction between the two systems, possibly by membrane fusion.