Caracterização de cubossomos não-iônicos em presença de proteínas modelo: uma abordagem estrutural e funcional / Characterization of non-ionic cubosomes in the presence of model pro­teins: a structural and functional approach

RESUMO

Uma área de pesquisa que vem ganhando muita atenção nos últimos anos é a nanome­dicina, com especial atenção para os sistemas com entrega controlada de fármacos, ou drug delivery. Dentre as diversas nanopartículas utilizadas para este fim, destacam-se os sistemas formados por lipídeos e polímeros, como por exemplo os lipossomos e os cubossomos. Neste trabalho, é estudada a influência estrutural da lisozima e da curcumina, proteínas modelo. A lisozima é uma enzima antimicrobiana produzida por animais e que faz parte do sistema imunológico. Ela é uma hidrolase glicosídica que catalisa a hidrólise dos componentes da parede celular de bactérias gram-positivas. Esta hidrólise, por sua vez, compromete a integridade das paredes celulares, causando a lise (e como consequência a morte) das bactérias. Curcumina é um composto cristalino de cor amarelada brilhante, encontrada no caule da Curcuma longa (ou açafrão), que tem sido utilizada como corante ou até mesmo como aditivo alimentar. Este composto tem sido uma grande aposta no tratamento de doenças crônicas como inflamação, artrite, síndrome metabólica, doença hepática, obesidade, doenças neurodegenerativas e principalmente canceres, sendo também utilizada em estudos como potencial agente antibacteriano. O principal objetivo deste trabalho é construir sistemas nanoestruturados com potencial de atuarem como sistemas antimicrobianos, com a liberação controlada de ambos dos fármacos. Estes sistemas são compostos por cubossomos de fitantriol (PHY) em ausência e presença da lisozima, da curcumina e de suas combinações, a fim de analisar ação antimicrobiana conjunta da lisozima e da curcumina. As técnicas biofísicas utilizadas para caracterizar essas partículas são SAXS (espalhamento de raios-X em baixos ângulos), DLS (espalhamento dinâmico de luz), Cryo-TEM (criomicroscopia eletrônica de transmissão) e NTA (análise de rastreamento de nanopartículas). Foi possível verificar que as formulações lipídicas são eficazes na formação de estruturas cúbicas com estabilidade desejável. As nanopartículas cúbicas demonstraram alta capacidade de encapsulação da lisozima e da curcumina. A cinética de liberação desses medicamentos mostrou-se promissora, sugerindo que a encapsulação dos fármacos é eficaz, bem como a liberação controlada e direcionada. Duas linhagens de bactérias foram estudadas, sendo que a E. coli, não sofreu nenhum dano citotóxico, enquanto a Bacillus subtilis sim. Tal resultado indica o potencial antimicrobiano do sistema para alguns tipos de bactérias

ABSTRACT

An area of research that has gained significant attention in recent years is nanomedicine, with a particular focus on drug delivery systems. Among the various nanoparticles used for this purpose, lipid and polymer-based systems, such as liposomes and cubosomes stand out. This study investigate the structural influence of encapsulating lysozyme and curcumin, model compounds. Lysozyme is an antimicrobial enzyme produced by animals and is part of the immune system. It is a glycosidic hydrolase that catalyzes the hydrolysis of components in the cell walls of gram-positive bacteria. This hydrolysis compromises the integrity of cell walls, leading to the lysis (and consequently the death) of bacteria. Curcumin is a bright yellow crystalline compound found in the stem of Curcuma longa (or turmeric), commonly used as a dye or even as a food additive. It has been a significant focus in the treatment of chronic diseases such as inflammation, arthritis, metabolic syndrome, liver disease, obesity, neurodegenerative diseases, and especially cancers. It is also studied as a potential antibacterial agent. The main objective of this study is to construct nanostructured systems with the potential to act as antimicrobial agents, with controlled release of both drugs. These systems consist of phytantriol (PHY) cubosomes in the absence and presence of lysozyme, curcumin, and their combinations to analyze the joint antimicrobial action of lysozyme and curcumin. Biophysical techniques used for characterization include Small-Angle X-ray Scattering (SAXS), Dynamic Light Scattering (DLS), Cryo-Transmission Electron Microscopy (Cryo-TEM), and Nanoparticle Tracking Analysis (NTA). It was observed that lipid formulations are effective in forming cubic structures with desirable stability. Cubic nanoparticles have demonstrated a high encapsulation capacity for lysozyme and curcumin. The release kinetics of these drugs have shown promise, suggesting that drug encapsulation is effective, as well as their controlled and targeted release. Two bacterial strains were studied, with E. coli showing no cytotoxic damage, while Bacillus subtilis did. This result indicates the antimicrobial potential of the system against types of bacteria