Síntese de nanopartículas híbridas como sistema vetorizado para entrega tópica de compostos ativos: experimentos e modelagem matemática

Abstract

A pele é uma rota de entrega atrativa para a aplicação de fármacos que minimiza efeitos adversos devido à baixa exposição sistêmica quando comparada a outras vias de aplicação. Estes compostos podem permear a camada pelas rotas intercelular, intracelular e transapêndice resultando em uma entrega tópica e/ou transdérmica. A entrega de compostos através de sistemas baseados na nanotecnologia pode revolucionar o tratamento de diversas doenças e disfunções onde, entre estes sistemas de liberação, lipossomas e nanopartículas poliméricas biocompatíveis, são as tecnologias que apresentam maior crescimento. A partir disso, torna-se ideal a pesquisa de mecanismos que contemplem as vantagens mecânicas das nanopartículas poliméricas com as características biomiméticas dos lipossomas. O objetivo deste trabalho é estudar a síntese e comportamento frente à aplicação tópica de nanopartículas híbridas compostas por um núcleo de PLGA e revestidas com uma mistura de fosfolipídios (HSPC:COL:DSPE-PEG) funcionalizada com moléculas ligantes. Inicialmente, propõe-se a conjugação de vitamina D na superfície das nanopartículas híbridas com o objetivo de direcionar as mesmas para receptores específicos de vitamina D (VDR) presentes em melanócitos e células de melanoma. Em sequência, a síntese do peptídeo RGD é realizada verificando a aplicabilidade da metodologia para um futuro direcionamento a receptores mais específicos presentes nestas células. Visando um maior entendimento sobre o comportamento de liberação de fármacos a partir destas nanopartículas, testes in vitro de liberação são conduzidos.Além disso, é sugerida uma solução analítica explícita do modelo matemático de liberação proposto por Baker-Lonsdale com o objetivo de obter informações referentes ao fenômeno de transporte controlador do processo de liberação de fármacos. Por fim, propõe-se um modelo matemático de permeação cutânea com condições de contorno adequadas para estes nanocarreadores.

Human skin is an attractive option for applying active compounds that minimize adverse effects due to low systemic exposure when compared with other routes of administration. These compounds can permeate the skin layer by the intercellular, intracellular and follicular routes resulting in a topical and/or transdermal delivery. The delivery of active compounds via nanotechnology-based systems may revolutionize the treatment of several disorders including the ones related with the skin. Among these systems, liposomes, and biocompatible and bioabsorbable polymeric nanoparticles, are the technologies with the greatest growth in the field. Therefore, it is ideal to look for mechanisms that couple the mechanical advantages of polymeric nanoparticles with the biomimetic characteristics of liposomes. The aim of this work is to study the synthesis and behavior of hybrid nanoparticles comprising a polymeric core (PLGA) coated by a mixture of lipids (HSPC:CHOL:DSPE-PEG) functionalized to ligand molecules. Initially, it is proposed the conjugation of vitamin D on the surface of the hybrid nanoparticles to target them for specific receptors (VDR) present on melanocytes and melanoma cells. Subsequently, the synthesis of a RGD peptide is carried out aiming to verify the possibility of applying the same methodology for targeting more specific receptors of these cells. Seeking a greater understanding about how the drug is released from these nanoparticles, in vitro experiments of drug release are conducted. In addition, an explicit analytical solution of the mathematical model proposed by Baker-Lonsdale is proposed in order to obtain information regarding the transport phenomena that controls the drug release. Finally, it is proposed a skin permeation mathematical model with boundary conditions adapted for the target nanoparticles.