Obtenção e caracterização de nanopartículas poliméricas contendo extrato de própolis vermelha brasileira para investigação da atividade antitumoral em linhagem celular de câncer de ovário
| Ano de defesa: | 2024 |
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| Tipo de documento: | Tese |
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Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Programa de Pós-Graduação: |
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/60/60137/tde-20082025-075206/ |
Resumo: | Em meio à alarmante incidência de câncer na população mundial, o câncer de ovário se destaca como uma das neoplasias mais letais. Muitos efeitos colaterais estão associados às terapias convencionais e nenhuma delas é completamente eficaz. Por isso, o desenvolvimento de novos agentes quimioterápicos se faz necessário. A própolis é um produto natural com composição fitoquímica complexa, responsável por suas múltiplas propriedades biológicas. O extrato de própolis vermelha brasileira (PVB) possui composição exclusiva com grande potencial para o tratamento do câncer, porém com limitações clínicas como baixa solubilidade em água e curta meia-vida. A encapsulação é uma estratégia farmacotécnica que permite o melhoramento desses parâmetros. O potencial das nanopartículas poliméricas como sistemas de liberação de fármacos e a atividade antitumoral da PVB no câncer de ovário ainda pouco explorada tornam este trabalho inovador. Assim, neste trabalho nanocápsulas poliméricas de ácido polilático (PLA) foram desenvolvidas usando Box Behnken design como ferramenta de planejamento experimental. A PVB foi encapsulada nas nanopartículas otimizadas (NCPVB), que apresentaram diâmetros hidrodinâmicos abaixo de 200 nm, confirmado por técnicas como DLS e NTA, potencial zeta de -7,7 mV e baixo índice de polidispersão. Sua forma esférica e estrutura core-shell foram verificadas por TEM. A análise calorimétrica por DSC sugeriu que a PVB esteja molecularmente dispersa nas nanocápsulas, o que foi confirmado por FTIR. A eficiência de encapsulamento, realizada por UPLC-MS, para os biomarcadores escolhidos (formononetina, biochanina A e vestitol), foi superior a 97%. Em testes com células de câncer de ovário OVCAR-3, as NCPVB apresentaram maior eficácia em comparação à PVB livre, em modelos de cultivo celular 2D e 3D. A PVB, tanto livre quanto nanoencapsulada, levou à morte celular por meio de apoptose, resultado obtido por citometria de fluxo. Ensaios quantitativos e qualitativos, realizados por citometria de fluxo e microscopia confocal, respectivamente, demonstraram uptake de NCPVB. Pela mesma técnica foi possível identificar a parada do ciclo na fase S, induzida por NCPVB. Ainda, as NCPVB também demonstraram maior capacidade de limitar o potencial de proliferação de OVCAR-3 em relação à PVB livre, no ensaio clonogênico. Já a PVB livre foi mais eficaz em diminuir a taxa de migração de OVCAR-3. A investigação do microambiente tumoral mostrou que as NCPVB são eficientes contra bactérias que possuem membrana externa carregada positivamente, como B. cepacia e S. maltophilia. As nanopartículas demonstraram também atividade em biofilme de B. cepacia com a mesma MIC para bactérias sésseis e planctônicas. Por fim, a compatibilidade da formulação de NCPVB com o sangue humano também foi avaliada, uma vez que a via de administração proposta foi a endovenosa. As nanopartículas não causaram hemólise até a concentração de 80 µg/mL, não demonstraram potencial inflamatório e não alteraram o potencial zeta das hemácias, o que foi verificado pelo teste de VHS. No ensaio de ativação do sistema complemento, as nanopartículas foram susceptíveis a opsonização, exibindo tempo de ativação de 12 minutos. No ensaio de burst oxidativo, as NCPVB mostraram atividade antioxidante, diminuindo a geração de ERO, o que se deve à manutenção da atividade antioxidante em 75% verificada por DPPH. No teste de toxicidade aguda in vivo em Galleria mellonella, as nanopartículas não demonstraram toxicidade até a maior dose atingível. Dessa forma, a nanopartícula desenvolvida neste estudo exibiu resultados promissores para ser utilizada futuramente como agente quimioterápico. |
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Obtenção e caracterização de nanopartículas poliméricas contendo extrato de própolis vermelha brasileira para investigação da atividade antitumoral em linhagem celular de câncer de ovárioObtention and characterization of polymeric nanoparticles containing Brazilian red propolis extract for investigation of antitumor activity in cell lineage of ovary cancerBrazilian red propolisCâncer de ovárioNanopartículas poliméricasOvarian cancerPolymeric nanoparticlesPrópolis vermelha brasileiraEm meio à alarmante incidência de câncer na população mundial, o câncer de ovário se destaca como uma das neoplasias mais letais. Muitos efeitos colaterais estão associados às terapias convencionais e nenhuma delas é completamente eficaz. Por isso, o desenvolvimento de novos agentes quimioterápicos se faz necessário. A própolis é um produto natural com composição fitoquímica complexa, responsável por suas múltiplas propriedades biológicas. O extrato de própolis vermelha brasileira (PVB) possui composição exclusiva com grande potencial para o tratamento do câncer, porém com limitações clínicas como baixa solubilidade em água e curta meia-vida. A encapsulação é uma estratégia farmacotécnica que permite o melhoramento desses parâmetros. O potencial das nanopartículas poliméricas como sistemas de liberação de fármacos e a atividade antitumoral da PVB no câncer de ovário ainda pouco explorada tornam este trabalho inovador. Assim, neste trabalho nanocápsulas poliméricas de ácido polilático (PLA) foram desenvolvidas usando Box Behnken design como ferramenta de planejamento experimental. A PVB foi encapsulada nas nanopartículas otimizadas (NCPVB), que apresentaram diâmetros hidrodinâmicos abaixo de 200 nm, confirmado por técnicas como DLS e NTA, potencial zeta de -7,7 mV e baixo índice de polidispersão. Sua forma esférica e estrutura core-shell foram verificadas por TEM. A análise calorimétrica por DSC sugeriu que a PVB esteja molecularmente dispersa nas nanocápsulas, o que foi confirmado por FTIR. A eficiência de encapsulamento, realizada por UPLC-MS, para os biomarcadores escolhidos (formononetina, biochanina A e vestitol), foi superior a 97%. Em testes com células de câncer de ovário OVCAR-3, as NCPVB apresentaram maior eficácia em comparação à PVB livre, em modelos de cultivo celular 2D e 3D. A PVB, tanto livre quanto nanoencapsulada, levou à morte celular por meio de apoptose, resultado obtido por citometria de fluxo. Ensaios quantitativos e qualitativos, realizados por citometria de fluxo e microscopia confocal, respectivamente, demonstraram uptake de NCPVB. Pela mesma técnica foi possível identificar a parada do ciclo na fase S, induzida por NCPVB. Ainda, as NCPVB também demonstraram maior capacidade de limitar o potencial de proliferação de OVCAR-3 em relação à PVB livre, no ensaio clonogênico. Já a PVB livre foi mais eficaz em diminuir a taxa de migração de OVCAR-3. A investigação do microambiente tumoral mostrou que as NCPVB são eficientes contra bactérias que possuem membrana externa carregada positivamente, como B. cepacia e S. maltophilia. As nanopartículas demonstraram também atividade em biofilme de B. cepacia com a mesma MIC para bactérias sésseis e planctônicas. Por fim, a compatibilidade da formulação de NCPVB com o sangue humano também foi avaliada, uma vez que a via de administração proposta foi a endovenosa. As nanopartículas não causaram hemólise até a concentração de 80 µg/mL, não demonstraram potencial inflamatório e não alteraram o potencial zeta das hemácias, o que foi verificado pelo teste de VHS. No ensaio de ativação do sistema complemento, as nanopartículas foram susceptíveis a opsonização, exibindo tempo de ativação de 12 minutos. No ensaio de burst oxidativo, as NCPVB mostraram atividade antioxidante, diminuindo a geração de ERO, o que se deve à manutenção da atividade antioxidante em 75% verificada por DPPH. No teste de toxicidade aguda in vivo em Galleria mellonella, as nanopartículas não demonstraram toxicidade até a maior dose atingível. Dessa forma, a nanopartícula desenvolvida neste estudo exibiu resultados promissores para ser utilizada futuramente como agente quimioterápico.Amidst the alarming incidence of cancer in the world population, ovarian cancer stands out as one of the most lethal neoplasms affecting women. Many side effects are associated with conventional therapies, and none of them are completely effective. Therefore, the development of new chemotherapeutic agents is necessary. Propolis is a natural product with a complex phytochemical composition, responsible for its multiple biological properties. Brazilian red propolis extract (BRPE) has a unique composition with great potential for cancer treatment, but with clinical limitations such as low solubility in water and short half-life. Encapsulation is a pharmaceutical strategy that allows improvement of these parameters. The potential of polymeric nanoparticles as drug delivery systems and the still underexplored antitumor activity of BRPE make this work innovative. Thus, polymeric nanocapsules of polylactic acid (PLA) were developed in this using Box Behnken design as an experimental planning tool. BRPE was encapsulated in optimized nanoparticles (NCRPE) which presented hydrodynamic sizes below 200 nm, confirmed by techniques such as DLS and NTA, zeta potential of -7.7 mV, spherical shape, and core-shell structure revealed by TEM and low polydispersity index. DSC calorimetric analysis showed that BRPE was molecularly dispersed in the nanocapsules, which was confirmed by FTIR. The encapsulation efficiency, performed by UPLC-MS, for the chosen biological markers (formononetin, biochanin A, and vestitol), was over 97%. When tested on OVCAR-3 ovarian cancer cells, NCRPE showed higher efficacy compared to free propolis in 2D and 3D models. Propolis, both free and encapsulated, led to cell death through apoptosis, a result obtained by flow cytometry. Quantitative and qualitative assays, performed by flow cytometry and confocal microscopy, respectively, showed lower uptake of NCRPE, but with more associated deaths. Still by flow cytometry, it was possible to identify cell cycle arrest in the S phase, induced by NCRPE. The S phase is the DNA synthesis phase and a focus of action for many chemotherapeutic drugs. NCRPEs also demonstrated greater capacity to limit the reproduction potential of OVCAR-3 compared to free BRPE in the clonogenic assay. Free BRPE was more effective in reducing the migration rate of OVCAR-3 than NCRPE, but the latter also showed activity. Investigation of the tumor microenvironment showed that NCRPE are effective against bacteria that have a positively charged outer membrane, such as B. cepacia and S. maltophilia. The nanoparticles also demonstrated activity in B. cepacia biofilm with the same MIC for sessile and planktonic bacteria. Finally, the compatibility of the NCRPEs formulation with human blood was also evaluated, as the proposed administration route was intravenous. The nanoparticles did not cause hemolysis up to a concentration of 80 µg/mL, did not demonstrate inflammatory potential, and did not alter the zeta potential of erythrocytes, which was verified by the VHS test. In the complement system activation assay, the nanoparticles were susceptible to opsonization, exhibiting an activation time of 12 min. In the oxidative burst assay, NCRPE showed antioxidant activity, preventing ROS generation The nanoparticles described here showed promising results to be used as a chemotherapeutic agent in the future.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPGaspari, Priscyla Daniely MarcatoJustino, Isabela Araújo2024-09-25info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/60/60137/tde-20082025-075206/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPReter o conteúdo por motivos de patente, publicação e/ou direitos autoriais.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-09-15T20:17:02Zoai:teses.usp.br:tde-20082025-075206Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-09-15T20:17:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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Em meio à alarmante incidência de câncer na população mundial, o câncer de ovário se destaca como uma das neoplasias mais letais. Muitos efeitos colaterais estão associados às terapias convencionais e nenhuma delas é completamente eficaz. Por isso, o desenvolvimento de novos agentes quimioterápicos se faz necessário. A própolis é um produto natural com composição fitoquímica complexa, responsável por suas múltiplas propriedades biológicas. O extrato de própolis vermelha brasileira (PVB) possui composição exclusiva com grande potencial para o tratamento do câncer, porém com limitações clínicas como baixa solubilidade em água e curta meia-vida. A encapsulação é uma estratégia farmacotécnica que permite o melhoramento desses parâmetros. O potencial das nanopartículas poliméricas como sistemas de liberação de fármacos e a atividade antitumoral da PVB no câncer de ovário ainda pouco explorada tornam este trabalho inovador. Assim, neste trabalho nanocápsulas poliméricas de ácido polilático (PLA) foram desenvolvidas usando Box Behnken design como ferramenta de planejamento experimental. A PVB foi encapsulada nas nanopartículas otimizadas (NCPVB), que apresentaram diâmetros hidrodinâmicos abaixo de 200 nm, confirmado por técnicas como DLS e NTA, potencial zeta de -7,7 mV e baixo índice de polidispersão. Sua forma esférica e estrutura core-shell foram verificadas por TEM. A análise calorimétrica por DSC sugeriu que a PVB esteja molecularmente dispersa nas nanocápsulas, o que foi confirmado por FTIR. A eficiência de encapsulamento, realizada por UPLC-MS, para os biomarcadores escolhidos (formononetina, biochanina A e vestitol), foi superior a 97%. Em testes com células de câncer de ovário OVCAR-3, as NCPVB apresentaram maior eficácia em comparação à PVB livre, em modelos de cultivo celular 2D e 3D. A PVB, tanto livre quanto nanoencapsulada, levou à morte celular por meio de apoptose, resultado obtido por citometria de fluxo. Ensaios quantitativos e qualitativos, realizados por citometria de fluxo e microscopia confocal, respectivamente, demonstraram uptake de NCPVB. Pela mesma técnica foi possível identificar a parada do ciclo na fase S, induzida por NCPVB. Ainda, as NCPVB também demonstraram maior capacidade de limitar o potencial de proliferação de OVCAR-3 em relação à PVB livre, no ensaio clonogênico. Já a PVB livre foi mais eficaz em diminuir a taxa de migração de OVCAR-3. A investigação do microambiente tumoral mostrou que as NCPVB são eficientes contra bactérias que possuem membrana externa carregada positivamente, como B. cepacia e S. maltophilia. As nanopartículas demonstraram também atividade em biofilme de B. cepacia com a mesma MIC para bactérias sésseis e planctônicas. Por fim, a compatibilidade da formulação de NCPVB com o sangue humano também foi avaliada, uma vez que a via de administração proposta foi a endovenosa. As nanopartículas não causaram hemólise até a concentração de 80 µg/mL, não demonstraram potencial inflamatório e não alteraram o potencial zeta das hemácias, o que foi verificado pelo teste de VHS. No ensaio de ativação do sistema complemento, as nanopartículas foram susceptíveis a opsonização, exibindo tempo de ativação de 12 minutos. No ensaio de burst oxidativo, as NCPVB mostraram atividade antioxidante, diminuindo a geração de ERO, o que se deve à manutenção da atividade antioxidante em 75% verificada por DPPH. No teste de toxicidade aguda in vivo em Galleria mellonella, as nanopartículas não demonstraram toxicidade até a maior dose atingível. Dessa forma, a nanopartícula desenvolvida neste estudo exibiu resultados promissores para ser utilizada futuramente como agente quimioterápico. |
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