11.2.2 Nanogéis à base de Dextrinas e Dextrinas
Dextrinas, resultado de muitas moléculas e cadeias de glucose de comprimentos variáveis, e dextrinas, carboidratos com baixo peso molecular produzidos por hidrólise de amido ou glicogénio, são ambos adequados para a preparação de nanogéis devido à sua estrutura (Fig. 11.3).
Figure 11.3. Estrutura de dextran (A) e dextrins (B).
O interesse em materiais com propriedades de liberação de siRNA facilmente sintonizáveis e efeito de silenciamento otimizado de siRNA em termos de magnitude e duração foi um tema de investigação anterior (Raemdonck et al., 2008). Neste contexto, foram sintetizados microgéis de dextrans catiônicos biodegradáveis, onde o siRNA foi carregado posteriormente à formação do gel da rede através de interações eletrostáticas. A liberação controlada no tempo do siRNA foi obtida através da variação da densidade inicial da rede dos microgéis. A fim de alcançar a liberação controlada no tempo de siRNA em um ambiente intracelular, o mesmo grupo de pesquisadores relatou microgéis catiônicos carregados com siRNA à base de estruturas catiônicas de dextran hidroxietilmetacrilato (dex-HEMA) e nanogéis catiônicos biodegradáveis sintetizados e avaliou a capacidade de complexar e posteriormente liberar o siRNA aprisionado (Raemdonck et al, 2009).
Os macrógeles foram preparados a partir de dex-HEMA copolimerizados com monômeros catiônicos de metacrilato, onde o HEMA foi acoplado à espinha dextrana através de um éster carbonatado, permitindo que a rede catiônica de hidrogel se biodegradasse através da hidrólise sob condições fisiológicas. Os nanogéis de dextrano com carga positiva foram sintetizados através de um método de fotopolimerização em miniemulsão aplicado ao dex-HEMA ou metacrilato de dextrano na presença de uma quantidade conhecida do monômero de metacrilato catiônico e do fotoiniciador Irgacure. A fase dextran foi emulsionada em óleo mineral filtrado e reticulado por irradiação UV. Os nanogéis sintetizados apresentaram cinética de degradação que pode ser facilmente adaptada e foram capazes de prender o siRNA em uma alta capacidade de carga com base em interações eletrostáticas. Grandes quantidades de nanogéis de siRNA carregados foram internalizadas por células de hepatoma humano HuH-7 sem citotoxicidade significativa.
Embora os nanogéis dex-HEMA tenham sido relatados como portadores adequados para o fornecimento in vitro de siRNA e idealmente dimensionados para o fornecimento intravenoso a tumores, concluiu-se que eles possuem tempos de circulação sanguínea insuficientes para permitir extravasamento adequado e acúmulo no tecido tumoral. Assim, foi proposto um processo de PEGylation desses nanogéis para melhorar seu tempo de circulação e minimizar sua agregação na injeção intravenosa. Como resultado, os investigadores propuseram um novo tipo de nanogel e diferentes métodos de PEGylating the dextran nanogels (Naeye et al., 2010).
Foi demonstrado que o PEGylation covalente dos nanogéis carregados de siRNA usando N-hidroxisuccinimidil polietilenoglicol (PEG) foi superior à adição de PEG e ácido polil-glutâmico PEGrafted. A investigação in vitro revelou que os nanogéis PEGylated nanogels atuam eficientemente em células de hepatoma humano HuH-7 e células de carcinoma epitelial humano A431.
Após estas investigações sobre os nanogéis dextranos utilizados como sistemas nanocarrier para fornecer siRNA in vitro, em outro estudo utilizando vários métodos avançados, foi avaliado que os nanogéis dextranos carregados com siRNA são hemocompatíveis (Naeye et al, 2011).
Assim, foram utilizados métodos de agregometria e citometria de fluxo para evidenciar as interacções entre os nanogéis e as células sanguíneas, em condições muito semelhantes à situação in vivo. Concluiu-se que o PEGylating the siRNA-loaded dextran nanogels é provavelmente a formulação mais segura para o fornecimento de siRNA in vivo; eles não influenciaram significativamente suas interações com as células, mas é necessário evitar sua agregação no plasma humano.
A preocupação com os nanogéis poliméricos foi ampliada especialmente devido às suas aplicações no fornecimento de drogas ou no diagnóstico biomédico. Enquanto os nanogéis reticulados quimicamente covalentes e os fisicamente não covalentes são considerados os métodos mais comuns de preparação, a reticulação supramolecular proporciona conveniência e flexibilidade únicas. Os pesquisadores designaram um novo nanogel supramolecular com comportamento ácido-responsivo ao pH baseado no benzimidazol enxertado em dextran (Dex-g-BM) e reticulado ao tiol-b-ciclodextrina (b-CD-SH) através de um grupo hidrossulfato oxidativo (Chen et al, 2014).
Os novos nanogéis supramoleculares têm sensibilidade especial ao pH supramolecular sob condições ácidas (pH<6, dentro da gama de endossomas celulares malignos) e sensibilidade reduzida em resposta a estímulos biologicamente relevantes, propriedades de grande interesse no campo da quimioterapêutica do câncer, uma vez que este novo nanogel supramolecular pode ser usado como um sistema de administração de drogas intracelulares.
Um novo composto à base de curcumina (CCM) biodegradável preparado através da auto-montagem do dextrano anfifílico com conjugados de CCM foi realizado pela dispersão direta de polímeros em água (Nagahama et al, 2015). Os novos NPs conjugados de dextran-CCM apresentam alto teor de carga de CCM e alta solubilidade em água. Do ponto de vista de sua aplicabilidade, foi possível entregar os NPs dextran-CCM em células HeLa e eles exibiram forte fluorescência disponível através de imagens de células vivas, embora os NPs não tenham sido entregues em células normais.
Novos nanogéis ovalbuminosos-dextran fabricados através da reação de Maillard seguida por um processo de gelificação por calor, também apresentaram potencial para melhorar a biodisponibilidade da curcumina, o que foi investigado em um trato gastrointestinal in vitro (Feng et al, 2016).
Os nanogéis ovalbumina-dextran foram preparados por fixação covalente do dextrano à ovalbumina pela reação de Maillard, e os conjugados foram então aquecidos no ponto isoelétrico da ovalbumina para dar nanogéis estáveis com uma estrutura esférica. A curcumina foi ainda carregada em nanogéis por um método de pH, incorporação que afectou a morfologia marginal dos nanogéis.
Dextrina, que foi oxidada com periodato de sódio e posteriormente reticulada com di-hidrazida ácida adípica, foi utilizada para a preparação de hidrogel totalmente reabsorvível sem o uso de iniciadores químicos (Molinos et al, 2012).
Os hidrogéis apresentaram boas propriedades mecânicas e biocompatibilidade, comprovadas pela proliferação de fibroblastos de embriões de camundongo 3T3 cultivados em cima do gel. Os hidrogéis oxidados por dextrina também foram utilizados para incorporação de nanogel de dextrina, carregados com interleucina-10 (IL-10) e insulina. Os novos sistemas biodegradáveis com rede 3-D e estrutura porosa contínua apresentaram um sofisticado sistema de liberação controlada de proteínas. As propriedades dos compostos também os recomendam como portadores injetáveis de moléculas bioativas.
Pesquisa foi feita na preparação de nanogéis à base de dextrina reticulada com glioxal (Manchun et al., 2014). Os nanogéis, preparados em emulsão por dextrina reticulada com glioxal para criar uma ligação ácido-lábica, mostraram uma carga superficial ligeiramente negativa e um comportamento pH-responsivo. Esses nanogéis pH-responsivos (DNGs) também foram capazes de desencadear uma lenta liberação intracelular de DOX a pH 7,4, que aumentou com a diminuição do pH (pH 5>6,8). A citotoxicidade revelou efeitos colaterais reduzidos para células não tumorais, como cardiomiócitos e células-tronco.
Outras investigações dos mesmos autores tiveram em vista a melhora do processo de reticulação da dextrina utilizando formaldeído (Manchun et al., 2015).
Estes novos nanogéis pH-responsivos foram eficientes como matrizes para DOX (classe anthracycline) e outras aplicações no tratamento do câncer colorretal. A liberação do medicamento foi lenta em pH neutro, mas aumentou significativamente em meio ácido. Além disso, a citotoxicidade dos nanogéis utilizando o reticulado de formaldeído (FDNGs) foi menor do que a dos com glioxal ou mesmo do que apenas a droga. Estes FDNGs também apresentaram uma liberação eficaz de DOX nos núcleos, uma eficácia antitumoral melhorada, inibindo mais eficientemente a proliferação e induzindo a apoptose. Como resultado, os FDNGs foram considerados um promissor veículo de distribuição de medicamentos para a terapia do câncer colorretal.