Desenvolvimento de magnetolipossomas contendo nanovaras magnéticas para a terapia dual do cancro

Abstract

A entrega específica de agentes terapêuticos para células tumorais e a sua biodisponibilidade no local alvo são dos objetivos mais importantes e desafiantes na terapia do cancro. Existem diversos obstáculos no tratamento eficaz do cancro, como por exemplo, a distribuição inespecífica do fármaco no local alvo e a retenção dos nanossistemas de transporte por parte dos endossomas durante a circulação. Neste trabalho, será abordado o desenvolvimento de nanossistemas magnéticos que respondem a estímulos externos ou internos, permitindo controlar o direcionamento e a libertação de fármacos por hipertermia e ação mecânica através do uso de campos magnéticos alternados, combinando estratégias de direcionamento e acionamento da entrega do fármaco. Os lipossomas são nanotransportadores promissores e têm sido amplamente investigados para aplicação na terapia do cancro, com algumas formulações já aprovadas para uso clínico. Neste trabalho, foram desenvolvidos magnetolipossomas aquosos compostos por dimiristoilfosfatidilglicerol (DMPG) para aplicações na terapia dual do cancro. Para tal, foram sintetizadas nanopartículas magnéticas de ferrite de manganês (MnFe2O4) a partir de dois métodos distintos, tendo-se obtido nanopartículas cúbicas e nanovaras, seguidas da sua caracterização por DLS, XRD, TEM, SQUID, espetroscopia de absorção e espetroscopia de fluorescência. Com base na caracterização estrutural, morfológica e magnética das nanopartículas, as ferrites com forma de nanovaras foram utilizadas como conteúdo magnético dos magnetolipossomas. Devido à sua notável atividade antitumoral, a curcumina foi utilizada como fármaco modelo, sendo incorporada nos magnetolipossomas aquosos com elevada eficiência de encapsulamento. De forma a avaliar a interação não específica entre estes nanossistemas e vesículas unilamelares gigantes (GUVs), foram realizados estudos fotofísicos. Através da técnica de transferência de energia de ressonância (FRET), provou-se a capacidade de fusão dos magnetolipossomas com modelos de membranas celulares. Com base nos resultados obtidos, pode inferir-se que os magnetolipossomas contendo nanovaras são promissores para aplicação futura em terapia dual do cancro (hipertermia magnética e quimioterapia).

The specific delivery of therapeutic agents to tumor cells and their bioavailability in the target site are among the most important and challenging goals in cancer therapy. The effective cancer treatment encounters several obstacles, such as the non-specific drug distribution at the target site and retention of the nanocarriers by endosomes during circulation. This work addresses the development of magnetic nanosystems that respond to external or internal stimuli, allowing for the control of drug targeting and release through hyperthermia and mechanical action using alternating magnetic fields, combining targeting and triggering strategies. Liposomes are promising nanocarriers and have been extensively investigated for application in cancer therapy, with some formulations already approved for clinical use. In this work, aqueous magnetoliposomes composed of dimyristoylphosphatidylglycerol (DMPG) were developed for dual cancer therapy applications. For this purpose, magnetic nanoparticles of manganese ferrite (MnFe2O4) were synthesized using two distinct methods, resulting in cubic and nanorod-shaped nanoparticles, followed by their characterization through DLS, XRD, TEM, SQUID, absorption spectroscopy, and fluorescence spectroscopy. Based on the structural, morphological, and magnetic characterization of the nanoparticles, nanorod-shaped ferrites were used as the magnetic content of magnetoliposomes. Due to its notable antitumoral activity, curcumin was employed as a model drug, being incorporated into aqueous magnetoliposomes with high encapsulation efficiency. Photophysical studies were conducted to assess the nonspecific interaction between these nanosystems and giant unilamellar vesicles (GUVs). Through the resonance energy transfer technique (FRET), the fusion capacity of magnetoliposomes with cellular membrane models was demonstrated. Based on the obtained results, it can be inferred that magnetoliposomes containing nanorods hold promise for future applications in dual cancer therapy (magnetic hyperthermia and chemotherapy).