Desarrollo y caracterización de nanopartículas de quitosano por diferentes métodos para la encapsulación del 6-gingerol como posible inhibidor de la 5-ALOX

Abstract

Uno de los nanomateriales más utilizados en el área de la salud para la distribución de fármacos son las nanopartículas de quitosano debido a que son biocompatibles y no se les atribuye toxicidad, estas pueden ser funcionalizadas con diversos metabolitos como los son aquellos de origen natural como el 6-gingerol proveniente del Jengibre. El 6-gingerol es un compuesto con actividad antiinflamatoria por lo que puede ser considerado para la inhibición de enzimas que participan dentro del proceso de inflamación como la araquidonato 5-Lipooxigenasa (5-ALOX), involucrada en enfermedades como asma, artritis y algunos tipos de cáncer. Una alternativa para determinar la capacidad inhibitoria es mediante análisis in silico como lo es el docking molecular, el cual brinda un análisis de las interacciones especificas con la enzima 5-ALOX, y así determinar si es viable su encapsulación y distribución mediante nanopartículas. Las nanopartículas de quitosano funcionalizadas con 6-gingerol y sin funcionalizar fueron realizadas mediante gelificación iontrópica, variando los parámetros de método de homogeneización (agitador magnético, agitador magnético, espumador y ultrasonido), pH (4.0, 4.5, 4.75 y 5.0) y proporción tripolifosfato/quitosano (3:1, 4:1, 5:1 y 6:1; TPP/CS), buscando un tamaño de partícula menor a 100 nm, un potencial zeta mayor a ±10 mV y una polidispersión menor a 0.5; con el objetivo de tener partículas más estables. Se determino la eficiencia de encapsulación y liberación de proteína (%) mediante un ensayo de Bradford encapsulando Albumina de suero bovino (BSA). El análisis in silico fue realizado a través de diversos softwares, obteniendo estudios farmacocinéticos, toxicológicos, docking molecular y de metabolismo; permitiéndonos conocer la actividad farmacológica y la capacidad inhibitoria del 6-gingerol para la enzima 5-ALOX. Se adquirió jengibre de Tlacuilotepec, Puebla, obteniendo un rendimiento de 13.21% de 6-gingerol. Los menores tamaños de partícula en nanopartículas de quitosano sin funcionalizar se obtuvieron en las proporciones de TPP/CS 5:1 a un pH de 4.75 por los métodos de homogeneizador, espumador y agitador magnético, siendo las obtenidas por homogeneizador las que obtuvieron el mayor valor de potencial zeta y una menor polidispersión. En nanopartículas funcionalizadas ambos métodos empleados (homogeneizador y agitador magnético) presentaron un potencial zeta mayor a -20mV, una polidispersión menor a .5, obteniendo las partículas de menor tamaño a una proporción 5:1 Y un pH de 4.75 por el método de agitador magnético. La mayor eficiencia de encapsulación (82.72%) se observó a un pH de 5.0 a una proporción 5:1; mientras que el mayor porcentaje de liberación de proteína se obtuvo a un pH de 4.75 en una proporción 4:1 de TPP/CS. EL 6-gingerol mostro propiedades farmacológicas y toxicológicas similares a los inhibidores comerciales Zileuton y atreleuton. Además, exhibió interacciones especificas con el sitio catalítico de la enzima araquidonato 5-lipooxigenasa; mostrando interacciones con las tres histidinas involucradas en la inhibición de la 5-ALOX, y por lo tanto un posible candidato inhibidor de la enzima 5-ALOX.