Preparation and characterization of PLGA nanospheres containing 5-fluorouracil and study of chitosan and folic acid attachment on their surface

5-Fluorouracil (5-FU) e um dos fármacos mais úteis no tratamento de tumores sólidos em adultos, especificamente carcinomas do trato gastrointestinal (estômago, cólon e reto) e da mama. Em resumo, seu maior efeito bioquímico e a inibição da síntese do DNA, pois a concentração que inibe sua síntese pode ainda permitir a sintese do RNA. Causa severos efeitos adversos como mielo supressão, mucosite, dermatite, diarréia e toxicidade cardíaca. Em razão disto, têm sido realizadas várias tentativas para encapsular 5-FU a fim de reduzir os efeitos adversos que ele provoca. O objetivo deste projeto foi encapsular este anti-neoplásico utilizando nano-esferas de ácido poli(lático-co-glicólico), PLGA, como sistema carreador, acoplando à sua superfície quitosana e folato de quitosana para melhor endereçamento aos locais de ação, bioadesividade e menor toxicidade. A encapsulação de 5-FU em nano-esferas de PLGA foi aperfeiçoada através de planejamento experimental e por análise quimiométrica. Muitos fatores foram estudados: métodos de preparação, temperatura, quantidade inicial de 5-FU e pH. Na caracterização destes sistemas foram utilizadas diversas técnicas: espalhamento dinâmico de luz, determinação do potencial Zeta, calorimetria diferencial de varredura, análise termogravimétrica, difratometria de raios-X e microscopia eletrônica de varredura. Além disso, foram realizados ensaios de perfil de liberação, de estabilidade coloidal e estudo do comportamento desses sistemas em relação às células in vitro. O planejamento experimental permitiu obter nanoparticulas com capacidade de carregamento em torno de 11% e eficiência de encapsulação de 32%. O acoplamento de quitosana e folato de quitosana permitiu retardar a liberação do fármaco em solução. Para armazenagem destas partículas, observou-se que elas foram menos degradadas quando estão liofilizadas e mantidas a 4 °C. A melhor concentração de sacarose para liofilizá-las, sem que ocorra aumento de tamanho e polidispersão, foi 250 mmol/L. Os testes in vitro comprovaram a eficácia destas formulações.5-fluorouracil (5-fluoro-1H-pyrimidine-2,4-dione) is one of the most used drug to treat solid tumors in adults, specifically gastrointestinal (stomach and colorectal) and breast carcinomas. In summary, the major biochemical effect of 5-FU is inhibition of DNA synthesis, since concentrations which inhibit this synthesis may still permit RNA synthesis. It causes severe adverse effects as myelosuppression, mucositis, dermatitis, diarrhea and cardiac toxicity. Its encapsulation in nanoparticles can reduce these adverse effects, prolong its release and the drug can be placed directly on its site of action. The goal of this work was to encapsulate this anti-neoplasic drug using poly (lactic-co-glycolic acid) PLGA nanospheres as carrier system, attaching on their surface chitosan and folate-chitosan to attain an enhanced targeting, bioadesivity and less toxicity. The encapsulation of 5-FU in PLGA nanospheres was improved through an experimental design and chemometry. Many factors were studied: methods of preparation, temperature, initial amount of 5-FU and pH. In the characterization, many techniques were employed: dynamic light scattering, determination of Zeta potential, differential scanning calorimetry, thermo gravimetric analysis, X-ray difractometry and scanning electron microscopy. Besides, we also analyzed the release profile, colloidal stability and the behavior of these systems in relation to in vitro cancer cells. The experimental design allowed obtaining nanoparticles with drug loading around 11% and encapsulation efficiency of 32%. The attachment of chitosan and folate-chitosan also allowed prolonging the drug release in solution. To store these formulations, we observed that lyophilized particles kept at 4 °C were less degraded. The best sucrose concentration to freeze-drying these particles with no size and polidispersity change was 250 mmol/L. The in vitro tests proved the efficacy of these formulations