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Publicação
Polymeric Nanoparticles as Vehicle for the Delivery of Anticancer Therapeutic Deep Eutectic Systems
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 3.91 MB | Adobe PDF |
Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
Therapeutic Deep Eutectic Systems (THEDES)—which combine terpenes and non-steroi-
dal anti-inflammatory drugs (NSAIDs)—are promising approach targeting colorectal cancer
(CRC). The Me:IBU (3:1) combination notably enhances antiproliferative and anti-inflammatory
effects, demonstrating synergistic efficacy and selective cytotoxicity while sparing normal cells.
However, the hydrophobic nature of THEDES challenges the design of an effective drug deliv-
ery. The aim of this study was to develop a poly (lactic-co-glycolic acid) (PLGA) nanoparticle
(NP)-based delivery system for THEDES. Both empty and Me:IBU (3:1)-loaded PLGA NPs were
prepared using single-emulsion solvent evaporation and nanoprecipitation methods. In the
single-emulsion method, varying polymer (PLGA) and surfactant (PVA) concentrations were
tested, with a PLGA concentration of 25 mg/mL and 5% v/v PVA yielding spherical NPs (88–
185 nm). However, these NPs showed instability and aggregation, likely due to residual PVA,
therefore, a surfactant-free nanoprecipitation method was also tested. Using nanoprecipita-
tion, both empty and Me:IBU (3:1)-loaded NPs were formulated with acetone and water as co-
solvents. Dynamic Light Scattering (DLS) and Scanning Electron Microscopy (SEM) confirmed
the aggregation of NPs upon lyophilization, as well as their instability, which is attributed to a
zeta potential of -11.6 ± 0.4 mV. Following optimization, empty NPs were successfully formu-
lated in phosphate-buffered saline (PBS) with a size of 509.9 ± 4.4 nm and a PDI of 0.081, but
not in water. Me:IBU (3:1)-loaded NPs did not form in PBS but were successfully formulated in
water, as confirmed by Transmission Electron Microscopy (TEM) and DLS. These NPs had a size
of 246.9 ± 2.6 nm, a PDI of 0.066, and a zeta potential of -32.6 ± 2.2 mV. Furthermore, these
NPs seems remained stable for two months with a PDI of 0.095. Cytotoxicity and antiprolifer-
ative assays were performed using Caco-2 cells and HT29 cells, respectively, and showed no
significant impact on cell viability. Additionally, fluorescent dyes FITC and Nile Red were suc-
cessfully encapsulated, and FITC-loaded NPs were effectively internalized by HT29 cells, indi-
cating potential for the delivery of THEDES to CRC cells.
This study highlights the challenges in formulating PLGA NPs for THEDES delivery and
underscores the need for further optimization, or the use of improved methods, to enhance
their effectiveness in targeted CRC therapies.
Os Sistemas Terapêuticos Eutécticos Profundos (STEPS)—que combinam terpenos e anti-inflamatórios não esteroides (AINEs)—são uma abordagem promissora para o tratamento do cancro colorretal (CCR). A combinação Me:IBU (3:1) melhora os efeitos antiproliferativos e anti-inflamatórios, demonstrando uma eficácia sinérgica e citotoxicidade seletiva, não afe- tando as células normais. No entanto, a natureza hidrofóbica dos STEPS constitui um desafio no design de um sistema eficaz de entrega de fármacos. O objetivo deste estudo foi desen- volver um sistema de entrega baseado em nanopartículas (NPs) de ácido polilático-co-glicó- lico (PLGA) para os STEPS. Tanto NPs vazias como NPs encapsuladas com Me:IBU (3:1) foram preparadas usando os métodos de evaporação de solvente por emulsão simples e nanopreci- pitação. No método de emulsão simples, foram testadas diferentes concentrações de polímero e surfactante, com uma concentração de PLGA de 25 mg/mL a produzir NPs esféricas (88–185 nm). No entanto, estas NPs mostraram instabilidade e agregação, provavelmente devido à presença de PVA residual, pelo que foi também testado um método de nanoprecipitação sem surfactante. Utilizando o método de nanoprecipitação, foram formuladas tanto NPs vazias como NPs encapsuladas com Me:IBU (3:1), com acetona e água como co solventes. A Disper- são de Luz Dinâmica (DLS) e a Microscopia Electrónica de Varrimento (SEM) confirmaram a agregação das NPs após liofilização, bem como a sua instabilidade, atribuída a um potencial zeta de -11,6 ± 0,4 mV. Após otimização, as NPs vazias foram formuladas com sucesso em solução salina tamponada com fosfato (PBS) com um tamanho de 509,9 ± 4,4 nm e um PDI de 0,081, mas não em água. As NPs encapsuladas com Me:IBU (3:1) não se formaram em PBS, mas foram formuladas com sucesso em água, conforme confirmado pela Microscopia Electró- nica de Transmissão (TEM) e DLS. Estas NPs apresentaram um tamanho de 246,9 ± 2,6 nm, um PDI de 0,066 e um potencial zeta de -32,6 ± 2,2 mV. As NPs mantiveram-se estáveis durante dois meses com um PDI de 0,095. Ensaios de citotoxicidade e antiproliferativos foram realiza- dos em células Caco-2 e HT29, respetivamente, e nenhum impacto significativo na viabilidade celular foi observado. Adicionalmente, sondas fluorescentes FITC e Nile Red foram encapsula- das com sucesso, e as NPs encapsuladas com FITC foram internalizadas eficazmente pelas células HT29, indicando potencial para a entrega de STEPS a células do CCR.Este estudo destaca os desafios na formulação de NPs de PLGA para a entrega de STEPS e sublinha a necessidade de otimização, ou da utilização de métodos melhorados, para aumentar a sua eficácia em terapias direcionadas ao CCR.
Os Sistemas Terapêuticos Eutécticos Profundos (STEPS)—que combinam terpenos e anti-inflamatórios não esteroides (AINEs)—são uma abordagem promissora para o tratamento do cancro colorretal (CCR). A combinação Me:IBU (3:1) melhora os efeitos antiproliferativos e anti-inflamatórios, demonstrando uma eficácia sinérgica e citotoxicidade seletiva, não afe- tando as células normais. No entanto, a natureza hidrofóbica dos STEPS constitui um desafio no design de um sistema eficaz de entrega de fármacos. O objetivo deste estudo foi desen- volver um sistema de entrega baseado em nanopartículas (NPs) de ácido polilático-co-glicó- lico (PLGA) para os STEPS. Tanto NPs vazias como NPs encapsuladas com Me:IBU (3:1) foram preparadas usando os métodos de evaporação de solvente por emulsão simples e nanopreci- pitação. No método de emulsão simples, foram testadas diferentes concentrações de polímero e surfactante, com uma concentração de PLGA de 25 mg/mL a produzir NPs esféricas (88–185 nm). No entanto, estas NPs mostraram instabilidade e agregação, provavelmente devido à presença de PVA residual, pelo que foi também testado um método de nanoprecipitação sem surfactante. Utilizando o método de nanoprecipitação, foram formuladas tanto NPs vazias como NPs encapsuladas com Me:IBU (3:1), com acetona e água como co solventes. A Disper- são de Luz Dinâmica (DLS) e a Microscopia Electrónica de Varrimento (SEM) confirmaram a agregação das NPs após liofilização, bem como a sua instabilidade, atribuída a um potencial zeta de -11,6 ± 0,4 mV. Após otimização, as NPs vazias foram formuladas com sucesso em solução salina tamponada com fosfato (PBS) com um tamanho de 509,9 ± 4,4 nm e um PDI de 0,081, mas não em água. As NPs encapsuladas com Me:IBU (3:1) não se formaram em PBS, mas foram formuladas com sucesso em água, conforme confirmado pela Microscopia Electró- nica de Transmissão (TEM) e DLS. Estas NPs apresentaram um tamanho de 246,9 ± 2,6 nm, um PDI de 0,066 e um potencial zeta de -32,6 ± 2,2 mV. As NPs mantiveram-se estáveis durante dois meses com um PDI de 0,095. Ensaios de citotoxicidade e antiproliferativos foram realiza- dos em células Caco-2 e HT29, respetivamente, e nenhum impacto significativo na viabilidade celular foi observado. Adicionalmente, sondas fluorescentes FITC e Nile Red foram encapsula- das com sucesso, e as NPs encapsuladas com FITC foram internalizadas eficazmente pelas células HT29, indicando potencial para a entrega de STEPS a células do CCR.Este estudo destaca os desafios na formulação de NPs de PLGA para a entrega de STEPS e sublinha a necessidade de otimização, ou da utilização de métodos melhorados, para aumentar a sua eficácia em terapias direcionadas ao CCR.
Descrição
Palavras-chave
Colorectal Cancer Drug delivery THEDES PLGA Nanoparticles Nanoprecipitation