3’-NITRO-3-FENILAMINO NOR-BETA-LAPACHONA: estudos in silico e desenvolvimento de nanoformulação
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Data
2020-03-06
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Resumo
O câncer é um grave problema de saúde pública em todo o mundo. Atualmente é crescente a busca por fármacos anticancerígenos inovadores que garantam um tratamento mais eficaz, e que impossibilite a progressão dessa doença. Dentre os novos análogos naftoquinônicos promissores, a 3’-nitro-3-fenilamino nor-beta-lapachona (QPhNO2) é uma molécula de natureza lipofílica que tem apresentado excelentes resultados de atividade anticancerígena in vitro. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo realizar estudos in silico da molécula QPhNO2, obter nanopartículas poliméricas contendo esse fármaco e avaliar a atividade citotóxica destas em células de câncer. A molécula QPhNO2 e seu precursor Nor-beta-lapachona (NβL) foram submetidas a estudos de predições in silico ADMET, drug-likeness, bioatividade, análise de orbitais de fronteiras, e docagem molecular com topoisomerases I, IIα e IIß, comparando-a a fármacos inibidores de topoisomerase de referência (camptotecina e doxorrubicina). O encapsulamento da QPhNO2 foi realizado em nanopartículas poliméricas de policaprolactona (PCL) seguindo um planejamento fatorial 22. A nanoformulação selecionada foi caracterizada quanto ao aspecto, microscopia eletrônica de varredura, potencial zeta, tamanho de partículas, índice de polidispersão (PDI), infravermelho (FT-IR), análises térmicas (TGA e DSC), eficiência de encapsulação, perfil de liberação in vitro e citotoxicidade em diferentes linhagens de células cancerígenas e em linhagem de célula normal. Nos achados in silico o perfil ADME de QPhNO2 e NβL apresentaram bons resultados de absorção, permeação, alta porcentagem de ligação as proteínas plasmáticas e metabolismo pelas enzimas CYPs e UGT. Porém, QPhNO2 apresentou nos resultados preditivos indícios de carcinogenicidade e mutagenicidade como observado em fármacos já utilizados na clínica. Nas docagens moleculares a molécula QPhNO2 apresentou melhor energia de ligação que a camptotecina e NβL em topoisomerase I, enquanto nas topoisomerases IIα e IIß o fármaco de referência doxorrubicina apresentou melhores resultados de interação que QPhNO2 e NβL. Quanto a formulação, esta apresentou aspecto homogêneo. As partículas apresentaram formato esférico, tamanho médio de 138,43±2,10 nm, PDI de 0,146±0,01 e potencial zeta de -21,77±1,30 mV. A presença do fármaco nas nanopartículas foi verificada pelo FT-IR e por modificações nas análises térmicas. A formulação apresentou eficiência de encapsulação de 81,1± 0,1%, e um perfil de liberação que atingiu aproximadamente 11,4±0,2% em 7 dias. A citotoxicidade do fármaco não foi comprometida pelo processo de nanoencapsulamento, com IC50 nas células de câncer variando entre 0,08 a 1,4 µg/mL. Os resultados dos estudos teóricos da molécula QPhNO2 revelaram importantes propriedades farmacocinéticas e farmacodinâmicas que evidenciaram o potencial dessa nova molécula como um promissor fármaco antineoplásico. No que concerne as nanopartículas de PCL contendo QPhNO2, estas apresentaram características tecnológicas atrativas passível de favorecer a atuação dessa formulação como um sistema de liberação eficiente na terapia contra o câncer.
ABSTRACT
Cancer is a serious public health problem worldwide. Currently, there is a growing search for innovative anticancer drugs that guarantee a more effective treatment, and that prevent the progression of this disease. Among the promising new naphthoquinonic analogues, 3'-nitro-3-phenylamino nor-beta-lapachone (QPhNO2) is a lipophilic molecule that has shown excellent results in anticancer activity in vitro. In this context, this work aimed to conduct in silico studies of the QPhNO2 molecule, obtain polymeric nanoparticles containing this drug and evaluate their cytotoxic activity in cancer cells. The QPhNO2 molecule and its precursor Nor-beta-lapachone (NβL) were subjected to in silico ADMET prediction studies, drug-likeness, bioactivity, boundary orbital analysis, and molecular docking with topoisomerases I, IIα and IIß, comparing it to inhibitors drugs reference topoisomerase (camptothecin and doxorubicin). The encapsulation of QPhNO2 was carried out in polymeric polycaprolactone (PCL) nanoparticles following a factorial design 22. The selected nanoformulation was characterized in terms of scanning electron microscopy, zeta potential, particle size, polydispersion index (PDI), infrared (FT-IR) , thermal analysis (TGA and DSC), encapsulation efficiency, in vitro release profile and cytotoxicity in different cancer cell lines and normal cell line. In the in silico findings, the ADME profile of QPhNO2 and NβL showed good results of absorption, permeation, high percentage of binding to plasma proteins and metabolism by CYPs and UGT enzymes. However, QPhNO2 showed in the predictive results indications of carcinogenicity and mutagenicity as observed in drugs already used in the clinic. In molecular dockings, the QPhNO2 molecule showed better binding energy than camptothecin and NβL in topoisomerase I, while in topoisomerases IIα and IIß the reference drug doxorubicin showed better interaction results than QPhNO2 and NβL. As for the formulation, this presented a homogeneous aspect. The particles had a spherical shape, average size of 138.43 ± 2.10 nm, PDI of 0.146 ± 0.01 and zeta potential of -21.77 ± 1.30 mV. The presence of the drug in the nanoparticles was verified by FT-IR and by changes in thermal analysis. The formulation showed encapsulation efficiency of 81.1 ± 0.1%, and a release profile that reached approximately 11.4 ± 0.2% in 7 days. The cytotoxicity of the drug was not compromised by the nanoencapsulation process, with IC50 in cancer cells ranging from 0.08 to 1.4 µg / mL. The results of theoretical studies of the QPhNO2 molecule revealed important pharmacokinetic and pharmacodynamic properties that showed the potential of this new molecule as a promising antineoplastic drug. Regarding PCL nanoparticles containing QPhNO2, they presented attractive technological characteristics that could favor the performance of this formulation as an efficient release system in cancer therapy.
Descrição
Orientadora: Profa. Dra. Marcília Pinheiro da Costa
Examinador interno: Prof. Dr. André Luís Menezes Carvalho
Examinadora interna: Profa. Dra. Márcia dos Santos Rizzo
Examinador externo: Dr. Kayo Alves Figueiredo - IFPI