Encapsulação de FGF-2 em lipossomas para regeneração cardiovascular experimental
| Ano de defesa: | 2018 |
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SANTOS, Laís de Macêdo Ferreirahttp://lattes.cnpq.br/9100450954902493http://lattes.cnpq.br/1063790618901917http://lattes.cnpq.br/9356882101653526MAGALHÃES, Nereide Stela SantosFORMIGA, Fábio Rocha2020-11-30T15:39:56Z2020-11-30T15:39:56Z2018-07-31SANTOS, Laís de Macêdo Ferreira. Encapsulação de FGF-2 em lipossomas para regeneração cardiovascular experimental. 2018. Tese (Doutorado em Ciências Biológicas) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2018.https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/38809ark:/64986/001300000qt8hMAGALHÃES, Nereide Stela Santos, também é conhecida em citações bibliográficas por: SANTOS-MAGALHÃES, Nereide StelaO infarto do miocárdio (IM) representa a manifestação mais importante da doença isquêmica cardíaca. O Fator de Crescimento de Fibroblastos básico (FGF-2) caracteriza-se por induzir mecanismos de reparo cardíaco. Contudo, o seu uso clínico é limitado pela sua curta meia-vida biológica, baixa estabilidade e pouca especificidade para órgãos-alvos. Por sua vez, lipossomas são nanocarreadores amplamente explorados no tratamento de doenças cardiovasculares. Entretanto, o seu potencial para entrega de fatores de crescimento ao miocárdio não foi amplamente investigado. O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma formulação lipossomal de FGF-2 para regeneração cardiovascular experimental. Inicialmente, lipossomas vazios (sem FGF-2) com diferentes tamanhos foram preparados pelo método de hidratação do filme lipídico e caracterizados quanto ao tamanho, índice de polidispersão (PDI), potencial zeta e morfologia. Testes de citocompatibilidade foram realizados em cardiomiócitos H9c2 e fibroblastos L929. Em seguida, avaliou-se a resposta tecidual e a retenção cardíaca dos lipossomas marcados com rodamina (Lipo-Rod) em um modelo murinho de IM. Neste procedimento, os lipossomas foram administrados por via transtorácica com auxílio de ecocardiografia e, após 3 dias, os animais foram eutanasiados para avaliação histológica. Após essa etapa, visando à encapsulação de FGF-2, foi realizada a otimização do tamanho dos lipossomas por extrusão, utilizando membranas de policarbonato com poro de 0,6 µm e 1 µm. Lipossomas contendo FGF-2 (Lipo-FGF-2) foram caracterizados físico-quimicamente. A eficiência de encapsulação (EE%) foi determinada por ELISA. A bioatividade dos Lipo-FGF-2 foi avaliada in vitro pela determinação da capacidade proliferativa de células endoteliais da veia umbilical humana (HUVEC). Como resultados, Lipo-Rod com tamanhos médios de 165 nm ± 1, 468 nm ± 16, 1551 nm ± 26 e 1954 nm ± 60 foram obtidos. Bem como, vesículas esféricas com cargas neutras (–8,5 ± 0,6; –9,1 ± 1,3; –2,7 ± 0,3; –1,1 ± 0,2). Os lipossomas não apresentaram citotoxicidade frente à cardiomiócitos e fibroblastos na faixa de molaridade 120 – 9,3 µM. No estudo in vivo, lipossomas de maiores tamanhos (1551 nm e 1954 nm) induziram inflamação significativa no tecido cardíaco em comparação com o grupo controle da lesão cardíaca (p<0,0001). Lipossomas de 468 nm induziram menor inflamação e maior retenção no tecido cardíaco 72 h após a injeção. Com a extrusão dos lipossomas, vesículas com tamanho médio de 748,1 ± 100,8 nm, PDI 0,202 e potencial zeta – 4,2 ± 0,38 mV foram obtidas. A incorporação do FGF-2 nos lipossomas não alterou estes parâmetros (738,7 ± 164,8 nm; PDI 0,146; –5,6 mV; p>0,05). A EE% do FGF-2 foi de 59,3 ± 8,2%. Com relação à bioatividade, os lipossomas carregados com FGF-2 induziram proliferação celular semelhante ao FGF-2 padrão. Em conclusão, lipossomas de tamanho aproximado de 500 nm demonstraram citocompatibilidade, retenção cardíaca e biocompatibilidade. Destaca-se, a administração inédita de lipossomas por injeção transtorácica guiada por ultrassom em um modelo animal de IM. A EE% do FGF-2 contido nos lipossomas manteve-se dentro do esperado para fármacos hidrofílicos encapsulados por carreamento passivo. Ainda, os lipossomas preservaram a atividade biológica do FGF-2, o que posiciona a formulação em um nível de desenvolvimento avançado para estudos in vivo.FACEPEMyocardial infarction (MI) is the most important manifestation of ischemic heart disease. Basic fibroblast growth factor (FGF-2) has been characterized by induce mechanisms of cardiac repair. However, the clinical use of FGF-2 is limited by its short biological half-life, low plasma stability and low specificity to target organs. In turn, liposomes are nanocarriers extensively exploited in the treatment of cardiovascular diseases. However, their potential for myocardial-growth factors delivery has not been extensively explored. Here, we aim to develop a liposomal formulation of FGF-2 for experimental cardiovascular regeneration. Initially, FGF-2 without liposomes and different sizes were produced by the method of hydrating the lipid film. Then, liposomes were characterized by size, polydispersity index (PDI), zeta potential and morphology. Cytocompatibility tests were performed in H9c2 cardiomyocytes and L929 fibroblast cells. Next, tissue response and cardiac retention of rhodamine-labeled liposomes (Rhod-Lipo) were evaluated in a murine model of MI. In this step, liposomes were administered by ultrasound-guided transthoracic injection. Three days latter, animals were euthanized for histological evaluation. After that, new batches of liposomes were prepared aiming the encapsulation of FGF-2. In this step, size optimization of liposomes was performed by extrusion using polycarbonate membranes with pore size of 0.6 and 1.0 μm. FGF-2-loaded liposomes (FGF-2-Lipo) were produced and characterized for physicochemical properties. Encapsulation efficiency (EE%) was performed by ELISA. The bioactivity of FGF-2-Lipo was evaluated in vitro by determining the proliferative capacity of a human umbilical vein endothelial cell (HUVEC). As results, Rhod-Lipo with mean sizes of 165 nm ± 1, 468 nm ± 16, 1551 nm ± 26 e 1954 nm ± 60 were obtained. As well as neutral vesicles (-8.47 ± 0.6; -9.06 ± 1.3; -2.7 ± 0.3; -1.09 ± 0.2) and spherical in shape. No toxic lipid concentrations were determined in the range 120 – 9.3 µM. Regarding in vivo study, larger liposomes (1551 nm and 1954 nm) induced significant inflammation in cardiac tissue compared with cardiac injury control group (p<0.0001). In contrast, heart mice injected with 468 nm-sized liposomes exhibited a lower number of inflammatory cells. Still, a greater cardiac tissue retention 72 h post-injection was found. With size optimization of liposomes by extrusion, vesicles with average size of 748.05 ± 100.75 nm, PDI 0.202 and zeta potential - 4.23 ± 0.38 mV were obtained. The incorporation FGF-2 into liposomes did not change these parameters (738.7 ± 164.8 nm, PDI 0.146, -5.62 mV; p>0.05). EE% of 59.3 ± 8.2% was reached. Regarding to bioactivity, FGF-2-loaded liposomes induced similar cell proliferation compared to standard FGF-2. In conclusion, our results demonstrate the in vitro compatibility, heart retention and byocompatibility of liposomes 500 nm-sized average. Importantly, this is the first report describing an ultrasound-guided injection of liposomes in an animal model of MI. EE% of FGF-2 loaded into liposomes, remained within the expected range for hydrophilic drugs encapsulated by passive loading techniques. Additionality, FGF-2 associated to liposomes conserved its biological activity, which positions the formulation in an development advanced level for in vivo studies.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Ciencias BiologicasUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/embargoedAccessCoração – Doenças – TratamentoMiocárdio – DoençasInfarto do miocárdioEncapsulação de FGF-2 em lipossomas para regeneração cardiovascular experimentalinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdoutoradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALTESE Laís de Macêdo Ferreira Santos.pdfTESE Laís de Macêdo Ferreira Santos.pdfapplication/pdf3210140https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/38809/1/TESE%20La%c3%ads%20de%20Mac%c3%aado%20Ferreira%20Santos.pdf9491439e5ab5436469df9e6b44c908f5MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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