Síntese de um novo hidrogel peptídico contendo RGD e avaliação como transportador do fármaco curcumina

Abstract

A crescente necessidade de novas respostas terapêuticas tem conduzido a um aumento da investigação em biomateriais, com base na nanotecnologia. No campo da nanomedicina, o estudo de novas formas de transporte e libertação controlada de fármacos tornou-se alvo de grande atenção. Entre os sistemas mais promissores para este fim, encontram-se os hidrogéis, dada a sua versatilidade e biocompatibilidade. Estes materiais formam redes macromoleculares de polímeros hidrossolúveis, sendo capazes de reter grandes quantidades de água sem perder a estrutura. Neste trabalho, sintetizou-se um novo composto hidrogelante derivado de aminoácidos não proteinogénicos, Npx-L-Ala-Z-ΔPhe-Gly-L-Arg-Gly-L-Asp-Gly-OH, contendo um grupo Naproxeno e uma sequência de RGD (Arginina-Glicina-Ácido aspártico, Arg-Gly-Asp). A sequência de RGD é reconhecida pelas integrinas αVβ3 que se encontram sobrexpressas em células tumorais. Estudaram-se as condições de gelificação do hidrogelante (concentração e pH) e determinou-se a concentração de agregação crítica, a pH=7, usando a fluorescência intrínseca do composto hidrogelante, tendo-se verificado a agregação para a concentração de 0,4% w/w. Medidas de TEM mostraram que o gel é constituído por nanofibras com um diâmetro médio de 23 nm. Investigou-se a potencialidade do novo hidrogel como transportador do fármaco curcumina, usando ensaios de Transferência de Energia de Ressonância de Förster (FRET), atuando o hidrogel como doador de energia e a curcumina como aceitante. Os resultados permitiram determinar uma distância de 2,6 nm entre os grupos aromáticos do hidrogel e a curcumina, indicando que o fármaco é transportado junto às fibras do hidrogel, o que foi confirmado por medidas de anisotropia de fluorescência do fármaco incorporado no gel. Usando ainda a técnica de FRET, verificou-se a ocorrência de interação entre o hidrogel e modelos de membranas biológicas (vesículas unilamelares pequenas, SUVs, de fostatidilcolina/colesterol 7:3). Finalmente, foi possível concluir que o fármaco curcumina, quando transportado no hidrogel, é libertado para o interior de membranas modelo. Os resultados revelaram-se promissores para a aplicação futura deste novo hidrogel como nanotransportador de fármacos e a sua utilização em terapia do cancro direcionada, tirando partido da presença da sequência RGD.

The growing need for new therapeutic approaches has led to an increase in research focused on biomaterials, based on nanotechnology. In the field of nanomedicine, the study of new forms of transport and controlled release of drugs has become the target of large attention. Among the most promising systems for this purpose, we found the hydrogels, considering their versatility and biocompatibility. These materials form macromolecular networks of watersoluble polymers, being able to retain large quantities of water without losing their structure. In this work, a novel hydrogelator compound derived from non-proteinogenic amino acids, Npx-L-Ala-Z-ΔPhe-Gly-L-Arg-Gly-L-Asp-Gly-OH, containing a Naproxen group and a RGD sequence (Arginine-Glycine-Aspartic acid, Arg-Gly-Asp) was synthesized. The RGD sequence is recognized by αVβ3 integrins that are overexpressed in tumor cells. The gelation conditions of the new hydrogelator (concentration and pH) were investigated and the critical aggregation concentration (at pH=7) was determined using the intrinsic fluorescence of the hydrogelator compound, an aggregation concentration value of 0.4 % w/w being determined. TEM measurements showed that this gel consists of entangled nanofibers with a mean diameter of 23 nm. The potential of the new hydrogel as carrier for the drug curcumin was investigated using Förster Resonance Energy Transfer (FRET) assays, the hydrogel acting as the energy donor and curcumin as the acceptor. The results allowed determining a distance of 2.6 nm between the hydrogel aromatic moieties and the drug curcumin, indicating that the drug is carried near the hydrogel nanofibers. This was also confirmed by fluorescence anisotropy measurements of the drug incorporated in the gel. Using also FRET measurements, it was proven the interaction between the hydrogel and models of biological membranes (small unilamellar vesicles, SUVs, of phosphatidylcholine/cholesterol 7:3). Finally, it was possible to conclude that the drug curcumin, when transported in the hydrogel, is released into model membranes. These results are promising for a future application of this novel hydrogel as drug nanocarrier and for its use in targeted cancer therapy, taking advantage of the presence of the RGD sequence.