Nanopartículas poliméricas mucoadesivas baseadas em polissacarídeos destinadas à liberação colônica de mesalazina e propionato de sódio para o tratamento de doenças inflamatórias intestinais
| Ano de defesa: | 2026 |
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Universidade Estadual Paulista (UNESP)
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Resumo: | As doenças inflamatórias intestinais (DII), são condições crônicas caracterizadas por inflamação persistente do trato gastrointestinal. A mesalazina (MLZ) é amplamente utilizada no controle da inflamação, porém apresenta limitações, como efeitos adversos e baixa eficiência decorrente da liberação não direcionada. O propionato (PROP), um ácido graxo de cadeia curta, atua na manutenção da barreira intestinal e possui efeito anti-inflamatório, mas enfrenta problemas de distribuição e direcionamento no trato gastrointestinal. Sistemas nanoestruturados têm sido explorados para otimizar a liberação do fármaco ao sítio de ação. O tratamento das DII é desafiador e a seleção adequada dos componentes poliméricos das NPs pode gerar efeitos sinérgicos. Por outro lado, a co-encapsulação com um ácido graxo de cadeia curta, como o PROP pode potencializar o efeito da MLZ. Neste trabalho, o objetivo foi desenvolver nanopartículas poliméricas (NPs) à base de polissacarídeos modificados para administração oral de MLZ e PROP, visando liberação colônica direcionada e aumento do potencial de ação local. Inicialmente, foram obtidos sistemas contendo ácido hialurônico (AH), quitosana (QS), com e sem a presença de amido retrogradado (AR) e formados por complexação polieletrolítica. As NPs com AR apresentaram diâmetro hidrodinâmico entre 253 e 212 nm, índice de polidispersão (PdI) de 0,17 a 0,27 e potencial zeta (PZ) entre 14,8 e 18,3 mV, enquanto as nanopartículas (NPs) sem adição de AR apresentaram um tamanho médio de 303 a 233 nm, PdI entre 0,27 e 0,22 e PZ de 26 a 29 mV. As interações físico-químicas entre os componentes e a presença dos princípios ativos foram confirmadas por análises térmicas (DSC e TGA) e as interações químicas avaliadas por FTIR. A eficiência de associação (EA%) se manteve em torno de 10% para MLZ e 59% para PROP nas NPs sem AR, e com a obtenção de NPs em formato esférico. Na liberação o sistema mostrou uma melhora em relação aos compostos livres em pH colônico e gástrico. Nos ensaios biológicos in vitro, as NPs na ausência de AR apresentaram forte interação com a mucina (MUC) em condições colônicas inflamatórias ou saudáveis, mas baixa interação com MUC em condições gástricas na análise por PZ. As NPs demonstraram ainda, biocompatibilidade em linhagens celulares de Caco-2 e HT29-MTX e em macrófagos Raw 264.7 com e sem a presença de inflamação estimulada por lipopolissacarídeos, com viabilidade celular superior a 80%, além de permeabilidade moderada em modelo intestinal 3D, indicando potencial para retenção local no tecido inflamado. Ademais, as NPs com e sem MLZ e PROP, apresentaram potencial para diminuição dos níveis de espécies reativas de oxigênio (EROs) em comparação aos compostos livres. Em conjunto, os resultados demonstram que os sistemas desenvolvidos apresentam propriedades promissoras para o tratamento das DII, destacando-se pela estabilidade, capacidade de associação e biocompatibilidade in vitro configurando uma abordagem relevante para avaliar potencial da MLZ e PROP. |
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O propionato (PROP), um ácido graxo de cadeia curta, atua na manutenção da barreira intestinal e possui efeito anti-inflamatório, mas enfrenta problemas de distribuição e direcionamento no trato gastrointestinal. Sistemas nanoestruturados têm sido explorados para otimizar a liberação do fármaco ao sítio de ação. O tratamento das DII é desafiador e a seleção adequada dos componentes poliméricos das NPs pode gerar efeitos sinérgicos. Por outro lado, a co-encapsulação com um ácido graxo de cadeia curta, como o PROP pode potencializar o efeito da MLZ. Neste trabalho, o objetivo foi desenvolver nanopartículas poliméricas (NPs) à base de polissacarídeos modificados para administração oral de MLZ e PROP, visando liberação colônica direcionada e aumento do potencial de ação local. Inicialmente, foram obtidos sistemas contendo ácido hialurônico (AH), quitosana (QS), com e sem a presença de amido retrogradado (AR) e formados por complexação polieletrolítica. As NPs com AR apresentaram diâmetro hidrodinâmico entre 253 e 212 nm, índice de polidispersão (PdI) de 0,17 a 0,27 e potencial zeta (PZ) entre 14,8 e 18,3 mV, enquanto as nanopartículas (NPs) sem adição de AR apresentaram um tamanho médio de 303 a 233 nm, PdI entre 0,27 e 0,22 e PZ de 26 a 29 mV. As interações físico-químicas entre os componentes e a presença dos princípios ativos foram confirmadas por análises térmicas (DSC e TGA) e as interações químicas avaliadas por FTIR. A eficiência de associação (EA%) se manteve em torno de 10% para MLZ e 59% para PROP nas NPs sem AR, e com a obtenção de NPs em formato esférico. Na liberação o sistema mostrou uma melhora em relação aos compostos livres em pH colônico e gástrico. Nos ensaios biológicos in vitro, as NPs na ausência de AR apresentaram forte interação com a mucina (MUC) em condições colônicas inflamatórias ou saudáveis, mas baixa interação com MUC em condições gástricas na análise por PZ. As NPs demonstraram ainda, biocompatibilidade em linhagens celulares de Caco-2 e HT29-MTX e em macrófagos Raw 264.7 com e sem a presença de inflamação estimulada por lipopolissacarídeos, com viabilidade celular superior a 80%, além de permeabilidade moderada em modelo intestinal 3D, indicando potencial para retenção local no tecido inflamado. Ademais, as NPs com e sem MLZ e PROP, apresentaram potencial para diminuição dos níveis de espécies reativas de oxigênio (EROs) em comparação aos compostos livres. Em conjunto, os resultados demonstram que os sistemas desenvolvidos apresentam propriedades promissoras para o tratamento das DII, destacando-se pela estabilidade, capacidade de associação e biocompatibilidade in vitro configurando uma abordagem relevante para avaliar potencial da MLZ e PROP.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)FAPESP: 2023/16304-0CAPES: 001porUniversidade Estadual Paulista (UNESP)nanopartículasquitosanaliberação colônicamesalazinaNanopartículas poliméricas mucoadesivas baseadas em polissacarídeos destinadas à liberação colônica de mesalazina e propionato de sódio para o tratamento de doenças inflamatórias intestinaisPolysaccharide-based mucoadhesive polymeric nanoparticles for the colonic delivery of mesalazine and sodium propionate for the treatment of inflammatory bowel diseasesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis600600info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UNESPinstname:Universidade Estadual Paulista (UNESP)instacron:UNESPCiências Farmacêuticas - FCFPesquisa e desenvolvimento de fármacos e medicamentosNão constaUniversidade Estadual Paulista (UNESP), Faculdade de Ciências Farmacêuticas, AraraquaraBanca públicaInflammatory bowel diseases (IBD) are chronic conditions characterized by persistent inflammation of the gastrointestinal tract. Mesalazine (MLZ) is widely used to control inflammation, but it has limitations, such as adverse effects and low efficiency due to untargeted release. Propionate (PROP), a short-chain fatty acid, acts in maintaining the intestinal barrier and has an anti-inflammatory effect, but faces problems with distribution and targeting in the gastrointestinal tract. Nanostructured systems have been explored to optimize drug release to the site of action. The treatment of IBD is challenging, and the appropriate selection of polymeric components of nanoparticles (NPs) can generate synergistic effects. On the other hand, co-encapsulation with a short-chain fatty acid, such as PROP, can potentiate the effect of MLZ. In this work, the objective was to develop polymeric nanoparticles (NPs) based on modified polysaccharides for oral administration of MLZ and PROP, aiming at targeted colonic release and increased local action potential. Initially, systems containing hyaluronic acid (HA), chitosan (CH), with and without retrograded starch (RS), formed by polyelectrolytic complexation, were obtained. NPs with RS presented a hydrodynamic diameter between 253 and 212 nm, a polydispersity index (PdI) of 0.17 to 0.27, and a zeta potential (ZP) between 14.8 and 18.3 mV, while nanoparticles (NPs) without the addition of RS presented an average size of 303 to 233 nm, a PdI between 0.27 and 0.22, and a ZP of 26 to 29 mV. The physicochemical interactions between the components and the presence of the active principles were confirmed by thermal analyses (DSC and TGA), and the chemical interactions were evaluated by FTIR. The association efficiency (EA%) remained around 10% for MLZ and 59% for PROP in NPs without AR, and with the obtaining of NPs in spherical form. Upon release, the system showed an improvement compared to free compounds at colonic and gastric pH. In in vitro biological assays, NPs in the absence of AR showed strong interaction with mucin (MUC) under inflammatory or healthy colonic conditions, but low interaction with MUC under gastric conditions in PZ analysis. The NPs also demonstrated biocompatibility in Caco-2 and HT29-MTX cell lines and in Raw 264.7 macrophages with and without the presence of lipopolysaccharide-stimulated inflammation, with cell viability greater than 80%, in addition to moderate permeability in a 3D intestinal model, indicating potential for local retention in inflamed tissue. Furthermore, NPs with and without MLZ and PROP showed potential for reducing reactive oxygen species (ROS) levels compared to the free compounds. Taken together, the results demonstrate that the developed systems exhibit promising properties for the treatment of IBD, standing out for their stability, associativity capacity, and in vitro biocompatibility, configuring a relevant approach to evaluate the potential of MLZ and PROP.Publication95697b0b-8977-4af6-88d5-c29c80b5ee92virtual::312932-195697b0b-8977-4af6-88d5-c29c80b5ee92virtual::312932-1e19b7195-d3b5-4f1f-b21c-ed6771650a11virtual::312916-1e19b7195-d3b5-4f1f-b21c-ed6771650a11virtual::312916-1LICENSElicense.txtWritten by org.dspace.content.LicenseUtilstext/plain; charset=utf-82192https://repositorio.unesp.br/bitstreams/8f138fde-2662-4d8b-a188-046f046c9c85/download9a2966d4a2cfb71a0b846f3fe5f2c26cMD52falseORIGINALcardoso_ajr_me_arafcf.pdfDissertação - Biblioteca + Ficha + Certificado.pdfapplication/pdf3921921https://repositorio.unesp.br/bitstreams/2ae9da5b-bdad-4f6a-ae8d-af57f6807299/download33ad1ec3b4aaaf5ea47db6049ced070bMD53trueAnonymousREADTEXTcardoso_ajr_me_arafcf.pdf.txtWritten by FormatFilter org.dspace.app.mediafilter.TikaTextExtractionFilter on 2026-08-26T21:01:31Z (GMT).Extracted texttext/plain103472https://repositorio.unesp.br/bitstreams/623ba847-ceb8-43a4-a90d-3e4e0e937ac9/downloadc9995b13cd3e9513a3283bbcaa72dd5cMD54falseTHUMBNAILcardoso_ajr_me_arafcf.pdf.jpgWritten by FormatFilter org.dspace.app.mediafilter.PDFBoxThumbnail on 2026-08-26T21:01:32Z (GMT).Generated Thumbnailimage/jpeg3145https://repositorio.unesp.br/bitstreams/340f8579-561f-4700-a0e2-b48e4d2f9158/download0c13d3018dd59d4f59d2b9dd8c0921fbMD55falseAnonymousREAD11449/3302352026-09-10T19:39:01.600331Zopen.accessoai:repositorio.unesp.br:11449/330235https://repositorio.unesp.brRepositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.unesp.br/oai/requestrepositoriounesp@unesp.bropendoar:29462026-09-10T19:39:01Repositório Institucional da UNESP - Universidade Estadual Paulista (UNESP)false |
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