Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1822/71434

TitlePolymeric micelles for delivery of antimicrobial peptides
Other titlesMicelas poliméricas para entrega de péptidos antimicrobianos
Author(s)Cunha, Cristiana Filipa Barreiro da
Advisor(s)da Costa, André
Nielsen, Hanne Mørck
KeywordsOleic-grafted hyaluronan
Polymeric micelles
Cell-penetrating peptides
Antimicrobial peptides
Hialuronato oleico
Nanopartículas poliméricas
Péptidos de penetração celular
Péptidos antimicrobiais
Issue date2020
Abstract(s)Antimicrobial resistance is one of the most serious threats to human health in this century, causing significant economic burden and high mortality. Without effective antimicrobial therapies, the number of deaths associated with infections will continue to rise inexorably. This prospect has prompted the search for therapeutic alternatives, such as antimicrobial peptides (AMPs). However, non-specific toxicity, low stability and short half-life hinder the development of AMPs into stand-alone medicines, limiting their potential as powerful antimicrobial agents. These challenges can be overcome by utilizing novel formulation strategies, such as nanogels or polymeric micelles for the delivery of such peptides. In this project, oleic-grafted hyaluronan (OL-HA) polymeric micelles for the encapsulation of the antimicrobial cell penetration peptides L- and D-PenetraMax and its lipidated version Syn-2 were developed and characterized. With the optimized method, it was possible to prepare small anionic micelles, with a hydrodynamic diameter range of 100 – 300 nm, capable of efficiently loading all three peptides. High values of encapsulation efficiency were found but at the expense of a slower release profile. L-PenetraMax showed to be very prone to degradation and its encapsulation did not improve this behaviour. The polymeric micelles, despite the very slow release, effectively reduced the peptide cytotoxicity towards hepatic, endothelial, intestinal and red blood cells (RBCs), while maintaining their antimicrobial activity against Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus. Additionally, the polymeric micelles prepared also seemed capable of prevent biofilm growth at concentrations higher than the minimal inhibitory concentration (MIC) values. These findings support the use of OL-HA polymeric micelles to increase the safety of peptides with antimicrobial properties to intravenous administration.
A resistência antimicrobiana é uma das ameaças mais sérias à saúde humana deste século, causando uma carga económica significativa e alta mortalidade. Sem terapias eficazes, o número de mortes associadas a infeções por espécies resistentes a antibióticos continuará a aumentar inexoravelmente. Esta perspetiva tem motivado a busca por terapias alternativas, como por exemplo o uso de péptidos antimicrobianos. No entanto, a toxicidade não específica, a baixa estabilidade e curto tempo de vida dos péptidos dificultam o seu desenvolvimento em medicamentos por si só, limitando o seu potencial como poderosos agentes antimicrobianos. Esses desafios podem ser superados utilizando novas estratégias de formulação, tais como nanogéis ou micelas poliméricas para a entrega de péptidos antimicrobianos. Neste projeto, foram desenvolvidas e caracterizadas micelas poliméricas à base de hialuronato oleico para a encapsulação de péptidos antimicrobianos capazes de penetrar membranas celulares, L- e DPenetraMax e a sua versão lipidada Syn 2. Com o método otimizado, foi possível preparar pequenas micelas aniónicas, com diâmetro hidrodinâmico entre 100 e 300 nm, capazes de encapsular eficientemente os três péptidos referidos. Apesar dos elevados valores de eficiência de encapsulamento, as micelas apresentaram um perfil de libertação mais lento. O péptido L-PenetraMax mostrou ser bastante suscetível à degradação e o seu encapsulamento nas micelas não melhorou esse comportamento. As micelas poliméricas reduziram eficazmente a citotoxicidade dos péptidos em células hepáticas, endoteliais, intestinais e em eritrócitos, mantendo a sua atividade antimicrobiana contra Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus aureus. Adicionalmente, estas micelas poliméricas também mostraram ser capazes de prevenir o crescimento de biofilme bacteriano a concentrações superiores aos valores de concentração mínima inibitória (MIC). Estes resultados apoiam o uso destas micelas poliméricas à base de hialuronato para melhorar o uso seguro dos péptidos mantendo as propriedades antimicrobianas para administração intravenosa.
TypeMaster thesis
DescriptionDissertação de mestrado em Biophysics and Bionanosystems
URIhttp://hdl.handle.net/1822/71434
AccessOpen access
Appears in Collections:BUM - Dissertações de Mestrado

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