Production of hybrid systems based on Pluronic hydrogel and porous silica nanoparticles for anticancer application

Orientador: Nelson Eduardo Durán CaballeroDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de QuímicaResumo: Um dos principais problemas da quimioterapia, atualmente, é o uso de fármacos extremamente citotóxicos, cuja falta de especificidade acarreta na ação sob todos os tipos de células, incluindo as saudáveis, gerando efeitos colaterais intensos, que prejudicam a terapia em si. Nesse sentido, os nanomateriais oferecem uma opção terapêutica valiosa, pois podem conjugar especificidade e liberação sustentada do fármaco, prevenindo-o de ser degradado prematuramente e permitindo o uso de menores doses. A fim de desenvolver um sistema do tipo drug depot que servisse como plataforma para a liberação sustentada de fármacos, foram produzidas, neste trabalho, formulações baseadas em nanopartículas mesoporosas de sílica e hidrogel de Pluronic F-127, associadas a dois fármacos individualmente: doxorrubicina e sildenafila. As nanopartículas mesoporosas de sílica são boas alternativas para uso médico, pois são biocompatíveis e possuem grande volume de poros, atuando como carreadoras, promovendo a liberação sustentada do fármaco. O Pluronic F-127 atua como agente gelificante e promove uma liberação prolongada das nanopartículas e do fármaco incorporado, uma vez que é um polímero termo-reversível que permite a formação de um hidrogel à temperatura ambiente. A doxorrubicina é um antibiótico antitumoral de largo espectro, amplamente usada no tratamento de diversos cânceres, que atua ligando-se ao DNA e induzindo apoptose celular. Por sua vez, a sildenafila faz parte de uma classe de inibidores da enzima fosfodiesterase-5, cuja expressão aparece aumentada em diversos carcinomas e, por isso, seu papel na progressão tumoral vem sendo amplamente estudado. Após estudar os aspectos físico-químicos envolvendo os componentes dos sistemas, como estabilidade coloidal e interações entre as nanopartículas e biomoléculas presentes no meio biológico, as formulações foram testadas contra câncer de próstata quimicamente induzido em ratos. Os resultados mostram que as nanopartículas possuem um papel determinante no quadro de melhora de tumor, minimizando, também, a toxicidade do antitumoralAbstract: One of the largest problems of chemotherapy currently is the use of highly cytotoxic drugs with lack of specificity, thus damaging all kinds of tissues, including healthy cells. This leads to aggressive side effects that jeopardize the therapy itself. In this context, nanomaterials emerge as a valuable therapeutic option, as they can provide the specificity to target tumor tissues and a sustained release of the drug, preventing the drugs premature degradation and allowing lower doses. Aiming to develop a drug depot system that would act as platform for the sustained release of drugs, this project proposed to develop formulations based on mesoporous silica nanoparticles and Pluronic F-127 hydrogels, associated with two drugs individually: doxorubicin and sildenafil. The mesoporous silica nanoparticles are good alternatives for biomedical use because of their biocompatible features and their great pore volume, acting as carriers and providing sustained release. Pluronic F-127 acts as the gelling agent and provides a prolonged release of the nanoparticles and the loaded drug, since it is a thermo-reversible polymer that allows the formation of a hydrogel at room temperature. Doxorubicin is an antibiotic and antitumor of large spectra, largely used to treat several types of cancer and acts binding the DNA and inducing cell apoptosis. Sildenafil, in turn, is part of a class of inhibidors of the enzyme phosphodiesterase-5, which expression is increased in many carcinomas and which role in tumor progression has been largely studied. After studying physico-chemical aspects involving the systems produced, such as the colloidal stability, release profile, and the interactions of the nanoparticles with the biomolecules present in biological medium. The formulations were also tested in rats with chemically induced prostate cancer. The results show that the nanoparticles play a determinant role on the improvement of tumor conditions, also reducing doxorubicin's toxicityMestradoFísico-QuímicaMestra em Químic