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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/37179
Tipo: Tese
Título: Desenvolvimento de hidrogel injetável contendo nanopartículas de zeína para liberação simultânea de doxorrubicina e quercetina
Autor(es): Nascimento, Sanierlly da Paz do
Orientador: Souza, Antônia Lúcia de
Orientador: Serpe, Michael Joseph
Orientador: Lima Junior, Claudio Gabriel
Orientador: Sampaio, Fabio Correia
Orientador: Militão, Gardenia Carmen Gadelha
Orientador: Rebouças, Júlio Santos
Resumo: A toxicidade sistêmica representa um dos principais desafios da quimioterapia. A doxorrubicina (DOX), fármaco de primeira linha no tratamento do câncer de mama, tem seu uso restrito devido a efeitos adversos graves. A administração combinada de quimioterápicos, associada a sistemas de liberação local, pode reduzir essa toxicidade. Neste estudo, desenvolveu-se um hidrogel injetável de alginato de sódio oxidado (OSA) e gelatina (GEL) contendo nanopartículas de zeína para liberação simultânea de DOX e quercetina (QUE), encapsulada em nanopartículas (QNPs). O estudo foi dividido em cinco etapas: (1) funcionalização do OSA por oxidação com periodato de sódio, caracterizada por espectroscopia de infravermelho (IV) e ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN 1H); (2) obtenção de nanopartículas ocas de zeína revestidas com quitosana (HNPs), utilizando carbonato de sódio como template sacrificial, seguida do encapsulamento de QUE. As HNPs foram caracterizadas quanto ao tamanho, potencial zeta, difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e microscopia de força atômica (AFM), enquanto o encapsulamento de QUE foi avaliado por espectrofotometria UV-vis; (3) preparação do hidrogel injetável (OSAG) por reticulação via base de Schiff (10% m/v OSA e 15% GEL), com tempo de gelificação de 2,33 ± 0,03 minutos. O hidrogel foi caracterizado quanto às propriedades reológicas, morfológicas e de intumescimento, confirmando uma rede porosa estável, injetável e autorreparável. Foram desenvolvidos os sistemas OSAGX (contendo DOX), OSAGQ (contendo QUE) e OSAGC (contendo ambos); (4) liberação in vitro de DOX e QUE dos hidrogéis; (5) avaliação da citotoxicidade em células de câncer de mama MCF-7. A funcionalização do OSA foi confirmada por IV (bandas entre 1730 e 1739 cm−1, características de aldeídos) e RMN 1H (sinais entre 5,15 e 5,4 ppm). As HNPs apresentaram tamanho médio de 195 ± 0,44 nm e as QNPs de 218,8 ± 2,77 nm, com morfologia esférica confirmada por MET e AFM. A capacidade e eficiência de encapsulamento das nanopartículas foram de 4,78 ± 0,00% e 67,32 ± 0,06%, respectivamente. Os perfis de liberação in vitro em pH 6,8 e pH 7,4 demonstraram liberação de 81,2% e 9,7%, respectivamente, indicando perfis distintos para DOX e QUE. A citotoxicidade do OSAGX foi 4,66 vezes superior à da DOX isolada, enquanto o OSAGC apresentou um aumento de 20,7 vezes. A inclusão de QNPs reduziu o IC50 do OSAGX de 0,071 ± 0,039 para 0,016 ± 0,014 μg/mL, evidenciando o efeito potencializador da QUE. Esses resultados indicam que hidrogéis de OSA e GEL são promissores para liberação simultânea de fármacos, podendo ser explorados em aplicações terapêuticas futuras, apesar da necessidade de investigações in vivo.
Abstract: Systemic toxicity is one of the major challenges of chemotherapy. Doxorubicin, a first- line drug for breast cancer treatment, is limited by severe adverse effects. The combined administration of chemotherapeutics, along with drug delivery systems for localized application in malignant tumors, may effectively reduce systemic toxicity. This study developed an injectable hydrogel based on oxidized sodium alginate (OSA) and gelatin (GEL), incorporating zein nanoparticles for the simultaneous release of doxorubicin (DOX) and quercetin (QUE), the latter encapsulated in nanoparticles. The study was structured into five stages: (1) functionalization of sodium alginate by oxidation with sodium periodate (OSA) and characterization using infrared spectroscopy (IR), proton nuclear magnetic resonance (1H NMR), and heteronuclear single quantum coherence (HSQC) correlation; (2) synthesis of hollow zein nanoparticles coated with chitosan using sodium carbonate as a sacrificial template (HNPs), followed by quercetin encapsulation (QNPs). HNPs were characterized in terms of size, zeta potential, X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), and atomic force microscopy (AFM). The encapsulation of quercetin was analyzed via UV-vis spectroscopy; (3) preparation of the injectable hydrogel (OSAG) via Schiff base crosslinking with a 10% (w/v) OSA and 15% gelatin ratio, achieving a gelation time of 2.33 ± 0.03 minutes. The hydrogel was characterized for rheological, morphological, and swelling properties. After confirming the formation of a stable, porous, injectable, and self-healing network, DOX and QNPs were incorporated, resulting in the following systems: hydrogel containing DOX (OSAGX), hydrogel containing quercetin (OSAGQ), and the composite hydrogel containing both therapeutic agents (OSAGC); (4) in vitro release study of DOX and QUE from OSAGX, OSAGQ, and OSAGC; (5) cytotoxicity evaluation of OSAG, OSAGX, OSAGQ, and OSAGC in MCF-7 breast cancer cells. OSA was identified by absorption bands between 1730 and 1739 cm−1 in the IR spectrum, characteristic of aldehydes, further confirmed by the emergence of signals between 5.15 and 5.4 ppm in the 1H NMR spectrum. HNPs had an average size of 195 ± 0.44 nm, while QNPs measured 218.8 ± 2.77 nm, as confirmed by TEM and AFM, which also revealed the spherical morphology of HNPs. The nanoparticles exhibited an encapsulation capacity and efficiency of 4.78 ± 0.00% and 67.32 ± 0.06%, respectively. In vitro release tests of DOX and QUE at pH 6.8 and 7.4 showed distinct release profiles, with 81.2% and 9.7% released, respectively. Cytotoxicity assays revealed a 4.66-fold increase in cytotoxic action with OSAGX. The composite hydrogel OSAGC exhibited an even greater increase, enhancing cytotoxicity by 20.7 times compared to free DOX. Furthermore, the inclusion of QNPs reduced the IC50 of OSAGX from 0.071 ± 0.039 to 0.016 ± 0.014 μg/mL. These results highlight the cytotoxicity-enhancing effect of the hydrogel system, broadening the applications of oxidized alginate–gelatin hydrogels for dual drug delivery. Although localized administration requires further in vivo investigation, in vitro findings suggest strong potential for future therapeutic applications.
Palavras-chave: Hidrogéis injetáveis
Fármacos - liberação simultânea
Nanopartículas de zeína
Doxorrubicina
Quercetina
Câncer - tratamento
Injectable hydrogels
Simultaneous release
Zein nanoparticles
Doxorubicin
Quercetin
Cancer
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química
Tipo de Acesso: Acesso aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/37179
Data do documento: 18-Dez-2024
Aparece nas coleções:Centro de Ciências Exatas e da Natureza (CCEN) - Programa de Pós-Graduação em Química

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