Encapsulação do antimoniato de meglumina, curcumina e 4-nitrochalcona em nanopartículas lipídicas e poliméricas para aplicação biomédica

Abstract

A leishmaniose é uma doença parasitária transmitidas pela picada de flebotomíneos fêmeas infectadas. As formas principais da leishmaniose são a visceral (também conhecida como calazar), que é a forma mais grave, e a cutânea, a forma mais comum. É uma doença com preocupação global e geralmente é mais comum em áreas rurais, mas pode ser encontrada em áreas urbanas, principalmente nas periferias de algumas cidades. Para o tratamento convencional existe uma série de medicamentos a serem aplicados, e o que vai determinar o tipo de medicamento será o tipo de leishmaniose e o estado do paciente. Outro ponto é que os medicamentos apresentam uma série de desvantagens em termos de segurança, resistência e disponibilidade. Os medicamentos não são bem tolerados, têm que ser tomados por muito tempo e são difíceis de administrar. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver e avaliar nanopartículas lipídicas sólidas à base de cera de abelha contendo antimoniato de meglumina, curcumina e 4-nitrochalcona quanto às características físico-químicas, eficiência de encapsulação, morfologia, propriedades térmicas e atividade leishmanicida in vitro nas formas promastigota da L. infantum e L. amazonensis. As formulações foram preparadas pelo método de dupla emulsão (água/óleo/água) apresentando um tamanho médio na faixa de 211 e 283 nm, boa estabilidade coloidal e eficiência de encapsulação elevada para a curcumina e 4- nitrochalcona (valores próximos a 99%), enquanto o antimoniato de meglumina, apresentou eficiência de encapsulação relativamente baixa. A análise por espectroscopia por FTIR confirmou a presença dos fármacos nas nanopartículas e revelou que não houve interação físicoquímica entre os fármacos e a cera de abelha. A análise morfológica mostrou uma forma semiesférica, o que pode favorecer a absorção celular. A análise térmica por DSC e TGA indicou modificações nas propriedades térmicas das nanopartículas em comparação com a cera de abelha pura, sugerindo uma reorganização molecular durante a formação das nanopartículas. Nos testes de citotoxicidade em macrófagos J774.1, as nanopartículas e os fármacos individuais não demonstraram toxicidade significativa em concentrações de 1, 5 e 10 µM. Contra as formas promastigotas de L. infantum e L. amazonensis, apenas as formas livres de curcumina e 4- nitrochalcona apresentaram redução significativa na viabilidade, enquanto as nanopartículas não exibiram efeitos observáveis. Outra abordagem focou-se na preparação de nanopartículas lipídicas/poliméricas para encapsular antimoniato de meglumina. A introdução do polímero aumentou a eficiência de encapsulação para aproximadamente 25,3%, conferindo às nanopartículas uma estrutura mais estável em comparação com as nanopartículas lipídicas. A morfologia e o tamanho médio apresentaram-se semelhante as nanopartículas lipídicas. A análise térmica indicou maior estabilidade térmica com a adição do polímero, revelando uma fusão menos propensa e decomposição gradual em temperaturas mais baixas. O teor de gel das nanopartículas lipídicas/poliméricas (65-67%) sugeriu uma rede polimérica bem formada, garantindo estabilidade estrutural ao longo do tempo. O estudo concluiu que as nanopartículas lipídicas se mostraram seguras para aplicações biomédicas, destacando a necessidade de investigações em modelos mais complexos. Além disso, combinando lipídios e polímeros de fontes renováveis, não apenas melhorou a eficiência de encapsulação, mas também promoveu práticas ecologicamente responsáveis. Em resumo, o estudo representou um avanço na entrega de fármacos, oferecendo uma formulação estável, com potencial aplicação no tratamento de doenças tropicais negligenciadas, contribuindo assim para avanços no desenvolvimento de novas terapias.

Abstract: Leishmaniasis is a parasitic disease transmitted through the bite of infected female sandflies. The main forms of leishmaniasis are visceral (also known as kala-azar), the most severe form, and cutaneous, the most common form. It is a globally concerning disease, predominantly found in rural areas but also present in urban areas, particularly on the outskirts of some cities. Conventional treatment involves a variety of medications, with the choice depending on the type of leishmaniasis and the patient's condition. However, these medications have several drawbacks in terms of safety, resistance, and availability. They are poorly tolerated, require prolonged administration, and pose challenges in terms of management. This study aimed to develop and evaluate solid lipid nanoparticles based on beeswax containing meglumine antimoniate, curcumin, and 4-nitrochalcone concerning their physicochemical characteristics, encapsulation efficiency, morphology, thermal properties, and in vitro leishmanicidal activity against promastigote forms of L. infantum and L. amazonensis. Formulations were prepared using the double emulsion method (water/oil/water), with an average size ranging from 211 to 283 nm, good colloidal stability, and high encapsulation efficiency for curcumin and 4- nitrochalcone (close to 99%), while meglumine antimoniate showed relatively low encapsulation efficiency. FTIR spectroscopy confirmed the presence of drugs in nanoparticles, indicating no physicochemical interaction between drugs and beeswax. Morphological analysis revealed a semi-spherical shape, potentially enhancing cellular absorption.DSC and TGA thermal analyses suggested modifications in nanoparticle thermal properties compared to pure beeswax, indicating molecular reorganization during nanoparticle formation. Cytotoxicity tests on J774.1 macrophages showed no significant toxicity for nanoparticles and individual drugs at concentrations of 1, 5, and 10 µM. Against promastigote forms of L. infantum and L. amazonensis, only free forms of curcumin and 4-nitrochalcone exhibited a significant reduction in viability, while nanoparticles showed no observable effects. Another approach focused on lipid/polymeric nanoparticles to encapsulate meglumine antimoniate. The introduction of the polymer increased encapsulation efficiency to approximately 25.3%, providing nanoparticles with a more stable structure compared to lipid nanoparticles. Morphology and average size remained similar to lipid nanoparticles. Thermal analysis indicated increased thermal stability with the polymer, revealing less prone fusion and gradual decomposition at lower temperatures. The degree of cross-linking (65-67%) suggested a well-formed polymeric network, ensuring structural stability over time. The study concluded that lipid nanoparticles demonstrated safety for biomedical applications, emphasizing the need for investigations in more complex models. Furthermore, combining lipids and polymers from renewable sources not only improved encapsulation efficiency but also promoted environmentally responsible practices. In summary, the study represented an advancement in drug delivery, offering a stable formulation with potential applications in treating neglected tropical diseases, thereby contributing to advancements in new therapies' development.