Tese
Pó inalável microparticulado com nanopartículas poliméricas contendo Curcumina e Piperina: desenvolvimento, caracterização físico-química e citotoxicidade em linhagens tumorais de pulmão.
Registro en:
RUDNICK, Loanda Aparecida Cabral. Pó inalável microparticulado com nanopartículas poliméricas contendo Curcumina e Piperina: desenvolvimento, caracterização físico-química e citotoxicidade em linhagens tumorais de pulmão. 2022. Tese (Doutorado em Ciências Farmacêuticas) - Universidade Estadual de Ponta Grossa. Ponta Grossa. 2022.
Autor
Rudnik, Loanda Aparecida Cabral
Institución
Resumen
Curcumin (CUR) is a polyphenol from the plant Curcuma longa L. and among the
various biological effects, there is antitumor action. Piperine (PIP) is an alkaloid
present in the plant Piper nigrum L. also having antitumor activity. Its coadministration with CUR is interesting because it has the ability to reduce the
clearance of this active substance. In the microparticulate system loaded with
nanoparticles, the microparticles function as an intermediate carrier for the efficient
deposition of nanoparticles with drugs in the lungs. The objective of this work was to
develop and characterize a microparticle powder containing polymeric nanoparticles
of CUR and PIP and to evaluate the nanoparticles against 3 cell lines (tumor: A549,
NCI-H292 and control: MRC-5). Two nanoparticle formulations containing CUR and
PIP and PCL and PEG polymers were developed from the nanoemulsion method
using sonication. Subsequently, these nanoparticles were transformed into a dry
powder using spray drying and mannitol as an excipient. Nanoparticles with sizes
(244.50±23.00 and 223.70±21.00 nm), zeta potentials (-11.30±1.6 to -14.60±2.2 mV)
and polydispersion indices were obtained. (0.135±0.18 and 0.117±0.15) are suitable.
The microparticles showed adequate aerodynamic diameter values (3.63±0.90 and
2.56±0.63 µm). An analytical method by high performance liquid chromatography
(HPLC) was developed and validated for quantification of drugs in nanocarriers. The
method proved to be specific, linear, precise, accurate and robust, in the range of 25
to 45 µg.mL-1 for CUR and PIP, being able to quantify these two substances
simultaneously. The incorporation efficiency for both drugs was greater than 90%.
NCP-0 and NCP-1 presented spherical shape and nanometric scale. MNCP-0 and
MNCP-1 showed a spherical shape, micrometric dimensions with little roughness and
the presence of nanometric structures on the surface in addition to agglomerates of
mannitol crystals. No changes were observed in the functional groups of the drugs in
the infrared spectra (FTIR). X-ray diffraction (XRD) analyzes indicated that the
incorporation of polymeric nanoparticles of CUR and PIP to microparticles with
mannitol led to amorphization of the drugs. In vitro studies showed that the NCP-1
formulation significantly reduced the cell viability of the A549 and NCI-H292 strains,
being selective for these cells (IS>2), when compared to MRC-5 cells. The
morphological analyzes showed the presence of the process of death by apoptosis
for A549 and NCI-H292 cells. The NCP-1 formulation showed a selective cytotoxic
effect by the association of CUR and PIP for the tumor cells under study. Curcumina (CUR) é um polifenol proveniente da planta Curcuma longa L. e dentre os
vários efeitos biológicos, tem-se a ação antitumoral. Piperina (PIP) é um alcaloide
presente na planta Piper nigrum L. tendo também atividade antitumoral. Sua coadministração com CUR é interessante pois possui capacidade de reduzir a
depuração dessa substância ativa. No sistema microparticulado carregado com
nanopartículas, as micropartículas funcionam como transportador intermediário para
a deposição eficiente das nanopartículas com fármacos nos pulmões. O objetivo do
trabalho foi desenvolver e caracterizar um pó microparticulado contendo
nanopartículas poliméricas de CUR e PIP e avaliar as nanopartículas frente à 3
linhagens celulares (tumorais: A549, NCI-H292 e controle: MRC-5). Foram
desenvolvidas duas formulações de nanopartículas contendo CUR e PIP e os
polímeros PCL e PEG a partir do método de nanoemulsão utilizando sonicação.
Posteriormente, essas nanopartículas foram transformadas em um pó seco
utilizando secagem por aspersão e manitol como excipiente. Foram obtidas
nanopartículas com tamanhos (244,50±23,00 e 223,70±21,00 nm), potenciais zeta (-
11,30±1,6 a -14,60±2,2 mV) e índices de polidispersão (0,135±0,18 e 0,117±0,15)
adequados. As micropartículas apresentaram valores de diâmetro aerodinâmico
(3,63±0,90 e 2,56±0,63 µm) adequados. Foi desenvolvido e validado um método
analítico por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) para quantificação dos
fármacos nos nanocarreadores. O método mostrou-se específico, linear, preciso,
exato e robusto, na faixa de 25 a 45 µg.mL-1
para a CUR e PIP, sendo capaz de
quantificar simultaneamente essas duas substâncias. A eficiência de incorporação
para ambos os fármacos foi superior a 90%. NCP-0 e NCP-1 apresentaram formato
esférico e escala nanométrica. MNCP-0 e MNCP-1 apresentaram formato esférico,
dimensões micrométricas com pouca rugosidade e presença de estruturas
nanométricas na superfície além de aglomerados de cristais de manitol. Não foi
observado alteração dos grupos funcionais dos fármacos nos espectros de
infravermelho (FTIR). As análises de difração de raios X (DRX) indicaram que a
incorporação das nanopartículas poliméricas de CUR e PIP às micropartículas com
manitol levou a amorfização dos fármacos. Os estudos in vitro mostraram que a
formulação NCP-1 reduziu significativamente a viabilidade celular das linhagens
A549 e NCI-H292, mostrando-se seletiva para essas células (IS>2), quando
comparadas às células MRC-5. As análises mofológicas mostraram presença do
processo de morte por apoptose para as células A549 e NCI-H292. A formulação
NCP-1 apresentou efeito citotóxico seletivo pela associação de CUR e PIP para as
células tumorais em estudo.