Desenvolvimento e caracterização físico-química de nanocápsulas multiparedes complexadas com zinco e funcionalizadas com RGD para reconhecimento por integrinas ανβ3 presentes em células tumorais

Abstract

A funcionalização de superfície nas nanocápsulas contendo doxorrubicina com o peptídeo RGD é uma estratégia promissora devido a ligação preferencial na integrina αvβ3 expressa em células tumorais. Este estudo objetivou o desenvolvimento, caracterização e estudos biológicos de nanocápsulas multiparedes com doxorrubicina e funcionalizadas com RGD. Para isso, na primeira etapa do trabalho foi realizada a síntese do peptídeo RGD. Os produtos obtidos foram caracterizados por análises de infravermelho e RMN de 1H. Na segunda etapa foram desenvolvidas formulações de nanocápsulas com doxorrubicina ou cloridrato de doxorrubicina, e, nanocápsulas multiparedes revestidas com quitosana, íons zinco, RGD ou fenilalanina. Essas suspensões foram caracterizadas através da determinação do pH, diâmetro de partícula por diferentes técnicas, potencial zeta, eficiência de encapsulação e eficiência de associação do RGD na superfície da nanopartícula. Na terceira etapa, foram realizados ensaios de viabilidade celular por MTT após 24 e 72h com as formulações desenvolvidas em células de câncer de mama (MCF7) e glioblastoma humano (U87MG). As formulações apresentaram diferentes valores de citotoxicidade e, utilizando o Gráfico de Pareto foi possível determinar os fatores que exercem maior influencia. Em células MCF7 foi a concentração de fármaco e tempo de tratamento e, nas células U87MG além desses fatores, a funcionalização mostrou-se determinante. Além disso, foi avaliada a captação das nanocápsulas funcionalizadas com RGD e fenilalanina após 24h nas células tumorais e células de queratinócitos humanos (HaCat), com diferentes níveis de expressão da integrina αvβ3. O estudo mostrou menores valores de captação nas células HaCat (sem expressão de integrina αvβ3) para as duas formulações testadas. Finalmente as nanocápsulas funcionalizadas com RGD apresentaram maior captação em células U87MG com maior expressão da integrina αvβ3.

The surface functionalization in nanocapsules containing doxorubicin with RGD peptide is a promising strategy due to preferential binding in the αvβ3 integrin expressed on tumor cells. This study aimed the development, characterization, and biological studies of multiwall nanocapsules containing doxorubicin and functionalized with RGD. For this reason, in the first stage of this study the synthesis of RGD peptide was performed and the products characterized by infrared analysis and 1H NMR. Besides, nanocapsules formulations were developed containing doxorubicin or doxorubicin hydrochloride, and multiwall nanocapsules coated with chitosan, zinc ions, RGD or phenylalanine. These suspensions were characterized by pH determination, particle diameter by different techniques, zeta potential, encapsulation efficiency, and association efficiency of RGD on the surface of the nanoparticle. Additionally, it was performed cell viability assays by MTT after 24 and 72 hours with formulations developed in breast cancer (MCF7) and human glioblastoma cells (U87MG). Formulations showed different cytotoxicity values. The Pareto chart was possible to determine factors that have more influence. In MCF7 cells was drug concentration and treatment time, and U87MG cells, besides these factors, the functionalization was decisive. Furthermore, it was performed the cellular uptake of nanocapsules functionalized with RGD or phenylalanine after 24 hours in tumor cells and human keratinocyte cells (HaCaT), with different levels of expression αvβ3 integrin. The study showed less uptake in HaCaT cells (without expression αvβ3 integrin) for the two formulations applied, and the nanocapsules functionalized with RGD showed more uptake in U87MG cells, with higher expression of integrin αvβ3.