Desenvolvimento de magnetolipossomas baseados em nanopartículas de ferrite de cálcio para aplicações na entrega de fármacos antitumorais

Abstract

Atualmente, o cancro tem-se apresentado como a doença que mais dificilmente se consegue diagnosticar pela sua atuação silenciosa e, cada vez mais, consegue arranjar estratégias para ultrapassar os tratamentos até agora desenvolvidos. Para além destes entraves, os tratamentos para combater esta doença têm sido apontados como ineficazes no que diz respeito à toxicidade e possivelmente a muitos efeitos secundários como a morte de células não cancerígenas. Neste âmbito foi necessário procurar alternativas para, de alguma forma, proteger as células não afetadas pela doença e para o tratamento ser mais direcionado e eficaz, onde a nanotecnologia tem dado passos largos neste sentido. Este trabalho teve como objetivo desenvolver magnetolipossomas (MLs) contendo nanopartículas magnéticas, neste caso, ferrite dopada com cálcio, para futura incorporação de um composto antitumoral. Estes dispositivos, para além de apresentarem propriedades biocompatíveis, têm o objetivo de serem facilmente direcionados para o local em tratamento através de um campo magnético externo e, para além de serem capazes de criar efeitos de hipertermia, o fármaco tem uma libertação controlada. Com o propósito de dispor de um método de preparação ideal, eficaz e com baixos custos, foi necessário testar vários métodos de preparação e identificá-los como promissores no que diz respeito também às propriedades finais das nanopartículas. Alguns métodos, nomeadamente com auxílio de surfactantes, resultaram em nanopartículas com dimensões relativamente reduzidas (~ 85 nm) e baixa polidispersividade, sendo provável a existência de NPs mais pequenas visivelmente comprovadas por imagens, relativas a um protocolo idêntico, contudo estas apresentavam-se bastante agregadas. Foram estudadas as propriedades fotofísicas de um composto potencialmente antitumoral incorporado em lipossomas, permitindo apurar a sua presença na bicamada lipídica, demonstrando que os magnetolipossomas poderão ser um veículo eficaz para transporte do mesmo a células alvo. Finalmente, foram feitos estudos de interação não específica entre MLs e células utilizando GUVs (vesículas unilamelares gigantes) como modelos de membrana celular. Esta avaliação foi feita através da técnica de FRET (transferência de energia ressonante de Förster), entre lípidos marcados com doadores de energia e sondas fluorescentes aceitantes incorporados nos magnetolipossomas.

Nowadays, cancer has been presented as the disease most difficult to diagnose due to its silent actuation and that can, increasingly, find strategies to overcome the treatments developed so far. In addition to these barriers, the treatments to fight this disease have been identified as ineffective in terms of toxicity and possibly with many side effects, such as the death of noncancerous cells. In this context, it is necessary to look for alternatives to somehow protect the cells not affected by the disease and also for the therapy to be more targeted and effective, where nanotechnology has made great steps in that direction. This study aimed to develop magnetoliposomes (MLs), containing magnetic nanoparticles of calcium ferrite, for future application in the delivery of a new antitumor compound. These nanosystems, presenting biocompatible properties, can be easily directed to the therapeutic site of interest by an applied external magnetic field, being able, in addition, to create hyperthermia effects and to perform the controlled release of drugs. In order to obtain an optimal preparation method, efficient and with low cost, it was necessary to test several preparation methods and identifying them as promising in relation to the final properties of the nanoparticles. Some of the methods, particularly those employing surfactants as helpers, originated nanoparticles with relatively small size (~ 85 nm) and low polydispersity, the existence of smaller NPs also being probable, which was clearly proven by SEM images of particles obtained by a similar protocol, despite a significant aggregation. The photophysical properties of a new potential antitumor compound incorporated in liposomes were studied, allowing concluding its location in the lipid bilayer, showing that magnetoliposomes may be an effective vehicle for the transport of this drug towards target cells. Finally, studies of the non-specific interaction of magnetoliposomes with cells were performed using GUVs (Giant Unilamellar Vesicles) as membrane models. This assessment was made using FRET (Förster Resonance Energy Transfer) between lipids labeled with an energy donor and fluorescent probes acting as acceptors, both incorporated in the magnetoliposomes.