Development of nanotechnology tools designed to induce death in prostate cancer cells

Mesmo após mais de meio século de pesquisas e desenvolvimento em quimioterapia, o câncer ainda é uma das doenças mais difíceis de serem tratadas. Dentre os tipos de câncer, o de próstata aparece em destaque por ser a forma mais incidente entre os homens. O pequeno progresso alcançado até os dias de hoje no tratamento desta doença nos levou a pesquisar duas estratégias para intervir na multiplicação de células de câncer de próstata. Na primeira, um sistema de liberação de fármacos (drug delivery) baseado em ciclodextrinas e destinado a melhorar a biodisponibilidade da riboflavina (vitamina capaz de induz apoptose em células tumorais) foi preparado, caracterizado e testado. A segunda estratégia consistiu no desenvolvimento de um sistema de transferência de genes (gene delivery) baseado em nanopartículas lipídicas sólidas, para futura transferência de genes supressores de tumor e, portanto, indutores da morte das células de câncer prostático. Na primeira parte foi realizada a caracterização físico-química de complexos de riboflavina com beta (b-CD) e hidroxipropil beta (HP-b-CD) ciclodextrinas, seguida de avaliação da toxicidade em células de câncer de próstata. A associação da riboflavina com as ciclodextrinas aumenta a solubilidade desta vitamina e melhora sua eficiência contra células de câncer de próstata. Entretanto, a interação molecular da riboflavina, tanto com b-CD quanto com HP-b-CD, mostrou-se não usual, como comprovado por ressonância magnética nuclear, pelos ensaios de Efeito Nuclear Overhauser. Na segunda parte, foram desenvolvidas nanopartículas lipídicas sólidas de ca. 100 nm, compostas de ácido esteárico, dioleil-propanoato de trimetilamônio e Pluronic F68; foi também estudada a influência da adição de dioleil-fosfatidiletanolamina a essas formulações. As nanopartículas se mostraram bastante estáveis quanto ao tamanho e potencial Zeta, durante o período (140 dias) estudado. Elas também foram capazes de proteger o material genético transportado contra a ação da enzima DNase e apresentaram eficiência de transfecção comparável à da Lipofectamina 2000®, um carreador comercial de uso consagrado para transfecção.Even after more than half a century of research and development in chemotherapy, cancer remains one of the most difficult diseases to treat. Among the cancer types, prostate adenocarcinome is the most incident in male. The insufficient advances attained so far in cancer treatment led us to explore two strategies designed to obstruct proliferation of prostate cancer cells. At the first, a drug delivery system based on cyclodextrins and aimed to improve the bioavailability of riboflavin (a vitamin able to induce apoptosis in tumor cells) was prepared, characterized and tested. The second strategy consisted in the development of a gene delivery system based on solid lipid nanoparticles for future transfer of tumor suppressor genes able to induce death of prostate cancer cells. The first part of this thesis comprises the physico-chemical characterization of beta (b-CD) and hydroxypropyl beta (HP-b-CD) cyclodextrins complexes with riboflavin, followed by evaluation of their toxicity against prostate cancer cells. Riboflavin complexation with cyclodextrins increased the solubility of this vitamin and its effectiveness against prostate cancer cells growth. However, the molecular interaction of riboflavin with either b-CD or HP-b-CD was unusual, as evidenced by nuclear magnetic resonance (Overhauser Nuclear Effect) experiments. In the second part solid lipid nanoparticles of ca. 100 nm and composed of stearic acid, 1,2-dioleoyl-3-trimethylammonium-propane and Pluronic F68 (with or without 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine) were prepared. Stability (evaluated by size and Zeta potential of the nanoparticles) was quite good during a 140 days storage period. The nanoparticles were able to protect genetic material against DNase action and showed a transfection capacity comparable to that of Lipofectamine 2000®, a commercially available gene carrier