Otimização de magnetolipossomas sólidos multifuncionais para aplicação em terapia combinada de hipertermia e quimioterapia

Abstract

A nanotecnologia tem oferecido grandes avanços industriais e científicos, nomeadamente na área da biomedicina. O cancro é uma doença com uma enorme taxa de mortalidade, em que a falta de diagnóstico precoce, a citotoxicidade criada pelas técnicas convencionais e a resistência à terapêutica dificultam o seu tratamento. As nanopartículas magnéticas são relevantes neste campo, pois podem ser orientadas e localizadas no alvo terapêutico através de um comportamento superparamagnético, que permite que ocorra magnetização apenas na presença de um campo magnético aplicado. O objetivo geral foi a otimização da síntese de magnetolipossomas sólidos (SMLs) para transporte de fármacos antitumorais. Assim, neste projeto, foram desenvolvidos nanotransportadores magnéticos de fármacos, envolvendo a síntese de nanopartículas magnéticas de ferrite de manganês (pelo método de coprecipitação) e a sua caracterização (pelas técnicas de XRD e TEM), exibindo tamanhos entre 26 e 30 nm. Estas foram cobertas com uma dupla camada lipídica ou de lípido/surfactante, originando SMLs, com a primeira camada obtida por ligação covalente às nanopartículas. A formação da dupla camada foi provada por ensaios de FRET, entre o corante Proflavina (doador de energia) e a Rodamina B (aceitante de energia) inserida no lípido marcado rodamina B-DOPE. Os nanossistemas produzidos apresentaram, por medições de DLS, tamanhos inferiores a 200 nm, adequados para aplicações biomédicas. Nos SMLs foram também incorporados dois fármacos fluorescentes, derivados de tienopiridina, e com atividade antitumoral promissora. Foram medidos os espetros de absorção no UV-Visível e de fluorescência dos fármacos em vários solventes e nos SMLs. A localização dos fármacos nos nanossistemas produzidos foi avaliada por medidas de anisotropia de fluorescência em estado estacionário. Por fim, a interação não específica entre os SMLs e membranas modelo foi investigada recorrendo ao uso de Vesículas Unilamelares Gigantes (GUVs) de lecitina de soja como modelos de membranas celulares, tendo-se provado a sua fusão membranar através do processo de FRET e pelo decréscimo do efeito de inibição de fluorescência provocado pelas nanopartículas. Foram desenvolvidos nanotransportadores capazes de aliar as propriedades magnéticas das nanopartículas à capacidade de transportar novos fármacos antitumorais. Os resultados obtidos evidenciam potencial para aplicação em terapia oncológica dual e sinérgica, combinando a entrega controlada de fármacos antitumorais (quimioterapia direcionada) com a hipertermia magnética, por aplicação de um campo magnético externo.

Nanotechnology has offered great industrial and scientific advances, especially in the area of biomedicine. Cancer is a disease with a high mortality rate, where the lack of early diagnosis, the cytotoxicity of conventional techniques and the resistance to therapies cause difficulties in treatment. Magnetic nanoparticles are relevant in this field because they can be guided and located at the therapeutic site owing to the superparamagnetic behavior, which allows magnetization to occur only in the presence of an applied magnetic field. The overall aim of this work was to optimize the synthesis of solid magnetoliposomes (SMLs), capable to act as nanocarriers potential antitumoral drugs. In this project, magnetic drug nanocarriers were developed, involving the synthesis of magnetic nanoparticles of manganese ferrite (by the coprecipitation method) and their characterization (by XRD and TEM techniques), these nanoparticles exhibiting sizes between 26 and 30 nm. The nanoparticles were coated with a lipid bilayer or a lipid/surfactant, yielding SMLs, the first layer being obtained by covalent bonding to the nanoparticles. The formation of the double layer was proved by FRET assays, between Proflavine dye (energy donor) and Rhodamine B (energy acceptor), included in the labeled lipid rhodamine B-DOPE. The prepared nanosystems presented, by DLS measurements, sizes smaller than 200 nm, suitable for biomedical applications. Two fluorescent drugs, thienopyridine derivatives, with promising antitumor activity, were also incorporated into the SMLs. UV-Visible absorption and fluorescence spectra of the drugs were measured in several solvents and in SMLs. The location of the drugs in the prepared nanosystems was evaluated by steady-state fluorescence anisotropy measurements. Finally, the non-specific interaction between the SMLs and model membranes was investigated using GUVs (Giant Unilamellar Vesicles) of soybean lecithin as models of cell membranes, being proved its fusion by FRET assays and the decrease in fluorescence quenching effect caused by the nanoparticles. Nanosystems were developed, capable to act as nanocarriers that combine the magnetic properties of nanoparticles with the ability to carry new antitumoral compounds. The results obtained revealed the potential of these systems for the application in dual and synergic cancer therapy, combining the controlled delivery of antitumoral drugs (targeted chemotherapy) with magnetic hyperthermia, by application of an external magnetic field.