Desenvolvimento e caracterização de lipossomas peguilados para veiculação de L-asparaginase / Development and characterization of peg-grafted liposomes for lasparaginase encapsulation

A Leucemia Linfoide Aguda (LLA) é um câncer de maior incidência em crianças, e tem a Lasparaginase (ASNase) como fármaco amplamente utilizado no tratamento dos afetados. A ASNase catalisa a hidrólise do aminoácido L-asparagina (Asn), presente na corrente sanguínea, a ausência do aminoácido no meio extracelular leva à morte células leucêmicas, que necessitam deste aminoácido para as funções celulares. Fatores envolvendo a eficiência do tratamento com ASNase como reações adversas e curta meia-vida, principalmente devido ao reconhecimento pelo sistema imune e degradação por proteases, limitam a sua eficácia. A encapsulação da enzima em lipossomas pode conferir proteção à degradação, melhorar seu perfil farmacocinético e diminuir os efeitos adversos, de forma a melhorar o tratamento da LLA sendo este o objetivo desse trabalho. Lipossomas de DOPC (1,2-dioleoil-sn-glicero-3-fosfocolina) e DMPC (1,2-dimiristoil-snglicero-3-fosfocolina) foram desenvolvidos empregando-se o método de hidratação do filme lipídico e diferentes protocolos de preparo contendo ou não diferentes concentrações de 18:0 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-N-[methoxy(polietilenogicol)-2000] (DSPE-PEG). Os lipossomas produzidos foram utilizados para encapsular a ASNase e os sistemas contendo ou não ASNase encapsulada foram caracterizados por espalhamento de luz dinâmico (DLS), potencial zeta, microscopia eletrônica de transmissão (MET) e criomicroscopia de transmissão. Adicionalmente, foram avaliados a taxa de encapsulação e o perfil de permeabilidade das vesículas à L-asparagina. As análises de DLS mostraram que as nanoestruturas formadas empregando-se agitação magnética a partir de sistemas contendo 10% e 20% de DSPE-PEG possuem diâmetro hidrodinâmico menor (~ 25 nm a 60 nm) que os mesmos sistemas sem o fosfolipídio peguilado (~190 nm a 222 nm), demonstrando a relação entre a diminuição do tamanho e o aumento da quantidade de fosfolipídio peguilado e possível formação de estruturas micelares ou bicelares. O emprego de agitação em vórtex para hidratação do filme lipídico, adição do antioxidante -tocoferol e redução da concentração de DSPE-PEG (5% e 10%) levou à formação de sistemas com diâmetro hidrodinâmico maior, sendo esse protocolo e concentrações de PEG definidos como padrão. As análises de MET comprovaram a formação de lipossomas com diâmetro hidrodinâmico semelhante ao observado por DLS; com a utilização da criomicroscopia foi possível observar os lipossomas sem deformações. Os lipossomas de DMPC/DSPE-PEG 10% apresentaram maior permeabilidade à L-asparagina ao longo do tempo e, portanto, poderiam funcionar como nanoreatores, depletando o aminoácido da circulação. Estudos in vitro com células tumorais devem ser realizados e em seguida estudos in vivo, para confirmar este potencial

L-asparaginase (ASNase) is a first-choice drug, combined with other drugs, in therapeutic schemes to treat Acute Lymphoblastic Leukemia (ALL) in children and adolescents. ASNase catalyzes the hydrolysis of L-asparagine (Asn) in the bloodstream; since ALL cells cannot synthesize this amino acid, protein synthesis is impaired leading to leukemic cells death by apoptosis. In spite of its therapeutic importance, treatment with ASNase is associated to side effects, mainly hypersensitivity and immunogenicity. Another drawback refers to degradation by plasma proteases that altogether with immunogenicity shortens the enzyme half-life. Encapsulation of ASNase in liposomes, vesicular nanostructures formed by the self-aggregation of phospholipids, is an attractive alternative that possibly will protect the enzyme from plasma proteases, resulting on better pharmacokinetics profile. In this work, we prepared by thin film hydration liposomal formulations of the phospholipid 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DOPC) or 1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3- phosphocholine (DMPC) containing or not different concentrations of 18:0 1,2-distearoyl-snglycero-3-phosphoethanolamine-N-[methoxy(polyethylene glycol)-2000] (DSPE-PEG), and encapsulated ASNase by electroporation. The systems containing or not ASNase were analyzed by Dynamic Light Scattering, zeta potential and Electron Microscopy. The encapsulation efficiency and vesicles permeability were also evaluated. According to the DLS analysis, the nanostructures formed by film hydration under magnetic stirring employing 10% or 20% DSPE-PEG presented smaller hydrodynamic diameter (~ 25 nm to 60 nm) than the same systems without the pegylated phospholipid (~ 190 nm to 222 nm), demonstrating the relation between size and the amount of pegylated phospholipid that results in formation of micellar or bicellar structures. The protocol was stabilize by hydration of the lipid film under vortex agitation, addition of the antioxidant - tocopherol and reduction of the concentration of DSPE-PEG (5% and 10%), what altogether led to the formation of nanostructures of higher hydrodynamic diameter and monodisperse systems. TEM analyzes confirmed the formation of liposomes with hydrodynamic diameter similar to that observed by DLS; with the use of cryomicroscopy it was possible to observe the liposomes without deformations. Liposomes of DMPC/DSPE-PEG 10% showed permeability to L-asparagine over time and, therefore, could function as nanoreactors, depleting the circulating amino acid

Preparation and characterization of liposomes loaded with silver nanoparticles obtained by green synthesis

The objective of this work was to develop and characterize liposomes loaded with silver nanoparticles (LAgNPs) to show improvement in stability characteristics. AgNPs were prepared by the green synthesis method with Aloe vera gel extract and exposure to sunlight. Liposomes were prepared by the modified reverse phase method. Particle size, polydispersity index, zeta potential, as well as the scanning electron microscopy (SEM) morphological aspects of AgNPs and LAgNPs were evaluated. In addition, was used flame atomic absorption spectroscopy to determine the amount of AgNP that was encapsulated in liposomes. The AgNPs presented as amorphous and polydisperse structures, with a mean diameter of 278.46 nm and zeta potential of -18.3 mV. LAgNPs had a mean diameter between 321 and 373 nm, the polydispersity index close to 0.2 and a zeta potential around -40 mV, which indicates greater stability to the AgNPs. The images obtained by SEM show semicircular structures for AgNPs and well-defined spherical shape for LAgNPs. The percentage of encapsulation was between 51.81 to 58.83%. These results showed that LAgNPs were obtained with adequate physicochemical characteristics as a release system.

Preparation and evaluation of 2-methoxyestradiol-loaded pH-sensitive liposomes

The development and clinical application of 2-methoxyestradiol (2-ME) as a new type of antitumor drug are limited due to its poor solubility, rapid metabolism in vivo, and large oral dosage. 2-ME-loaded pH-sensitive liposomes (2-ME-PSLs) was prepared containing the lipids, Lipoid E-80 (E-80), cholesteryl hemisuccinate (CHEMS), and cholesterol (CHOL) via thin-film ultrasonic dispersion. First, preparation conditions of 2-ME-PSLs were optimized by orthogonal test. Then 2-ME-PSL was characterized, and the release behavior and stability of 2-ME-PSL in vitro were evaluated. The optimal preparation conditions for 2-ME-PSLs were as follows: 2-ME : E-80+CHEMS 1:15; CHOL : E-80+CHEMS 1:5; ultrasonication time 20 minutes. The mean particle size, PDI, zeta potential, and entrapment efficiency (EE) of 2-ME-PSLs were 116 ± 9 nm, 0.161 ± 0.025, −22.4 ± 1.7 mV, and 98.6 ± 0.5%, respectively. As viewed under a transmission electron microscope, 2-ME-PSLs were well dispersed and almost spherical. They exhibited significant pH-sensitive properties and were fairly stable when diluted with a physiological solution. In conclusion, 2-ME-PSLs were successfully prepared and possessed a favorable pH sensitivity and good dissolution stability with a normal solution

Formulation design and characterization of a non-ionic surfactant based vesicular system for the sustained delivery of a new chondroprotective agent

Diacerein is used for symptomatic relief and cartilage regeneration in osteoarthritis. Due to gastrointestinal side effects, poor aqueous solubility and low bioavailability, its clinical usage has been restricted. The objective of the present study was to enhance its dissolution profile and to attain sustained release by designing a novel delivery system based on niosomes. Five niosomal formulations (F1-F5) with non-ionic surfactant (sorbitan monostearate) and cholesterol in varying ratios of 5:5, 6:4, 7:3, 8:2 and 9:1 were developed by the reverse-phase evaporation technique. The size and polydispersivity index (PDI) were found in the range of 0.608 µm to 1.010 µm and 0.409 to 0.781, respectively. Scanning electron microscopy (SEM) of the selected formulation (F3) revealed spherical vesicles, and 79.8% entrapment was achieved with F3 (7:3). Dissolution studies using the dialysis method showed sustained release behaviour for all formulations. The optimized surfactant-to-cholesterol concentration (7:3) in formulation F3sustained the drug-release time (T50%) up to 10 hours. Kinetic modelling exhibited a zero-order release (R2=0.9834) and the release exponent 'n' of the Korsmayer-Peppas model (n=0.90) confirmed non-fickian and anomalous release. The results of this study suggest that diacerein can be successfully entrapped into niosomes using sorbitan monostearate and that these niosomes have the potential to deliver diacerein efficiently at the absorption site.

A diacereína é usada para o alívio sintomático e para a regeneração da cartilagem na osteoartrite. Devido aos efeitos adversos gastrointestinais, baixa solubilidade aquosa e biodisponibilidade, o seu uso clínico tem sido restrito. O objetivo do presente estudo foi melhorar o perfil de dissolução deste fármaco e obter liberação prolongada através do planejamento de um novo sistema de liberação designado de niossoma. Cinco formulações distintas de niossomas (F1 a F5) contendo tensoativos não iônicos (monoestearato de sorbitano) e colesterol, em diferentes proporções, de 5:5, 6:4, 7:3, 8:2 e 9:1, foram desenvolvidas através da técnica de evaporacão de fase reversa. Os tamanhos e índices de polidispersibilidade (PDI) obtidos variam entre 0,608 e 1,01 µm e entre 0,409 e 0,7781, respectivamente. Imagens de microscopia electrônica de varrimento (SEM) da formulação selecionada (F3) revelaram vesículas esféricas. Obteve-se encapsulação de 79,8% com a formulação F3 (7:3). Estudos de dissolução usando o método de diálise demonstraram padrão de liberacão prolongada para todas as formulações. A proporção de tensoativo e colesterol (7:3) na formulacão F3 prolongou o tempo de liberação do fármaco (T50%) até 10 horas. Estudos de modelação cinética demonstraram ordem de liberacão zero (R2=0,9834) e o expoente de liberação "n" do modelo de Korsmayer-Peppas (n=0.90) confirmou a liberação não-fickiana e anômala. Os resultados deste estudo sugerem que a diacereína pode ser encapsulada com sucesso no interior de niossomas, utilizando monostearato de sorbitano, o qual tem potencial para liberar, eficientemente, a diacereína no local de absorção.

Complement activation-related pseudoallergy in dogs following intravenous administration of a liposomal formulation of meglumine antimoniate / Pseudoalergia relacionada à ativação do complemento em cães após administração intravenosa de uma formulação lipossomal de antimoniato de meglumina

The increasing use of nanotechnologies in advanced therapies has allowed the observation of specific adverse reactions related to nanostructures. The toxicity of a novel liposome formulation of meglumine antimoniate in dogs with visceral leishmaniasis after single dose has been investigated. Groups of 12 animals received by the intravenous route a single dose of liposomal meglumine antimoniate (group I [GI], 6.5 mg Sb/kg), empty liposomes (GII) or isotonic saline (GIII). Evaluation of hematological and biochemical parameters showed no significant changes 4 days after administration. No undesired effects were registered in the GIII. However, adverse reactions were observed in 67.7% of dogs from both groups that received liposomal formulations. The side effects began moments after bolus administration and disappeared during the first 15 minutes after treatment. Prostation, sialorrhea and defecation were the most frequent clinical signs, registered in 33.3% and 41.6 % of animals from the groups GI and GII, respectively. Tachypnea, mydriasis, miosis, vomiting and cyanosis were also registered in both groups. The adverse reactions observed in this study were attributed to the activation of the complement system by lipid vesicles in a phenomenon known as Complement Activation-Related Pseudoallergy (CARPA). The influence of the physical-chemical characteristics of liposomal formulation in the triggering of CARPA is discussed.

O crescente uso das nanotecnologias nas terapias avançadas tem permitido a observação de reações adversas específicas relacionadas às nanoestruturas. A toxicidade de uma nova formulação lipossomal de antimoniato de meglumina após dose única foi avaliada em cães com leishmaniose visceral. Grupos de 12 animais receberam por via intravenosa uma dose única de antimoniato de meglumina lipossomal (grupo I [GI], 6,5 mg Sb/kg), lipossomas vazios (GII) ou solução salina isotônica (GIII). A avaliação de parâmetros hematológicos e bioquímicos não revelou alterações significativas quatro dias após a administração. Nenhum efeito indesejável foi registrado no GIII. No entanto, reações adversas foram observadas em 67,7% dos cães de ambos os grupos que receberam formulações lipossomais. Os efeitos colaterais iniciaram momentos após a administração em "bolus" e desapareceram no decurso dos primeiros 15 minutos após o tratamento. Prostração, sialorréia e defecação foram os sinais clínicos mais frequentes, registrados em 33,3% e 41,6% dos animais dos grupos GI e GII, respectivamente. Taquipnéia, midríase, miose, vômitos e cianose também foram registrados em ambos os grupos. As reações adversas observadas neste trabalho foram atribuídas à ativação do sistema complemento pelas vesículas lipídicas em fenômeno conhecido como Pseudoalergia Relacionada à Ativação do Complemento (PARAC). A influência das características físico-químicas da formulação lipossomal no desencadeamento de PARAC é abordada.