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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS DOUTORADO EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS LIPOSSOMAS CONVENCIONAIS E SÍTIO- ESPECÍFICOS (LECTINA-CONJUGADA) CONTENDO ANTINEOPLÁSICOS HERCILIA MARIA LINS ROLIM SANTOS Recife, PE 2005

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS

DOUTORADO EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS

LIPOSSOMAS CONVENCIONAIS E SÍTIO-ESPECÍFICOS (LECTINA-CONJUGADA)

CONTENDO ANTINEOPLÁSICOS

HERCILIA MARIA LINS ROLIM SANTOS

Recife, PE 2005

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS

DOUTORADO EM CIÊNCIAS BIOLÓGICAS

LIPOSSOMAS CONVENCIONAIS E SÍTIO-ESPECÍFICOS (LECTINA-CONJUGADA)

CONTENDO ANTINEOPLÁSICOS

Tese apresentada ao Doutorado em Ciências Biológicas da Universidade Federal de Pernambuco para obtenção do título de Doutora em Ciências Biológicas na área de Biotecnologia.

Doutoranda: HERCILIA MARIA LINS ROLIM SANTOS Orientação: Profa. Dra. Nereide Stela Santos Magalhães. Co-orientação: Profa. Dra. Rosa Maria Souto Maior.

Recife, PE 2005

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LIPOSSOMAS CONVENCIONAIS E SÍTIO-ESPECÍFICOS (LECTINA-

CONJUGADA) CONTENDO ANTINEOPLÁSICOS

HERCÍLIA MARIA LINS ROLIM SANTOS

BANCA EXAMINADORA

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Agradecimentos

À Profa. Dra. Nereide Stela Santos Magalhães pela orientação científica, confiança

durante o desenvolvimento deste trabalho e pela oportunidade ímpar que me foi concedida

para desenvolver um trabalho em nanotecnologia de medicamentos antineoplásicos.

À Profa. Dra. Rosa Maria Souto Maior (Departamento de Química Fundamental/

UFPE) pela sua atenção e co-orientação científica durante o desenvolvimento deste trabalho.

À Profa. Dra. Silene Carneiro do Nascimento pela orientação durante os testes de

citotoxicidade, pela paciência e disponibilidade para a discussão dos resultados.

Ao Prof. Dr. Paulo Henrique Menezes (Laboratório de Orgânica Aplicada – DQF/

UFPE) pela utilização das intalações do laboratório para que a síntese do fosfolipídeo pudesse

continuar durante a ausência da Profa. Dra. Rosa Mª Souto Maior.

Ao Prof. Dr. Eryvaldo Sócrates Tabosa do Egito (Departamento de Ciências

Farmacêuticas da Universidade Federal do Rio Grande do Norte) pelo estágio proporcionado

em seu laboratório na tentativa de solubilizar o ácido úsnico, pela sua atenção e bom humor

sempre.

Ao Prof. Dr. Luiz Bezerra de Carvalho Jr., responsável pelo Laboratório de

Bioquímica, onde grande parte deste projeto foi desenvolvida.

Ao Prof. Dr. José Luiz de Lima Filho (Diretor do Laboratório de Imunopatologia

Keiso-Asami – LIKA), por permitir o desenvolvimento deste projeto utilizando as instalações

do LIKA.

À Profa. Dra. Luana Cassandra Breintenbach Barroso Coelho, pela atenção e

entusiasmo durante o estudo de caracterização parcial da lectina de sementes de Parkia

pendula por espectroscopia de fluorescência, trabalho este realizado durante o período de tese,

mas que não consta nestes manuscritos. Ao Prof. Dr. Celso Pinto de Melo (Departamento de

Física/ UFPE) por viablizar a caracterização parcial da referida lectina através da técnica

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mencionada e ao doutorando César Augusto Souza Andrade pelo auxílio durante as medidas

de fluorescência efetuadas em espectrofluorímetro.

À Mariane Cajubá de Britto Lyra, bolsista de Iniciação Científica – CNPq (LIKA/

UFPE), pela sua dedicação durante os experimentos, amizade e bom humor. Trabalhar com

você não foi apenas sorte, mas uma benção.

À Fernando Brederodes de Queiroz, bolsista de Iniciação Científica - CNPq

(Departamento de Química Fundamental/ UFPE), pela sua valiosa contribuição e assistência

na modificação do fosfolipídeo. Agradeço por apresentar este trabalho, promovendo-o com o

título de 1° lugar na categoria “Tecnologia de Medicamentos” durante o X Encontro

Científico dos Estudantes de Farmácia.

À Dra. Noêmia Pereira da Silva Santos, pelo auxílio nas medidas utilizando Sistema

HPLC e ao Depto. de Antibióticos por permitir a utilização do referido sistema.

Aos meus colegas do Grupo de Sistemas de Liberação Controlada e Vacinas (SLC):

Jaqueline Rodrigues, Simone Santos, João Paulo Neto, Taciana Estanislau, Robson Amaro,

Dayse Vasconcelos, Agenor Jácome Jr., Henrique Marques, Marigilson Siqueira, Mozart

Néris e os estagiários: Ruben Correia Filho e Paulo Menezes Filho. Em especial, a Marcela

Outtes, Mariane C. Lyra, Milena Ferraz, Noêmia Santos, Lúcio Pimentel, Roseane Ribeiro,

Rosângela Vidal, Marcília Costa e Ana Catarina Siminetti. A agradável e descontraída

companhia de vocês tornou este trabalho ainda mais gratificante.

Aos colegas do Laboratório de Bioquímica: Luciana da Mata, Givanildo e Luciana,

Ana Helena, Diego, Marina, Jaqueline; em especial a Ian Porto pela disponibilidade.

A todos os colegas e pesquisadores do LIKA, por proporcionarem um ambiente de

trabalho de muita amizade e respeito. Em especial, a Profa. Dra. Danyelly Bruneska G.

Martins, Prof. Dr. Eduardo Isidoro Carneiro Beltrão e Profa. Dra. Ana Maria dos Anjos

Carneiro Leão.

À Maria do Desterro Rodrigues, técnica do Setor de Cultura de Células do

Departamento de Antibióticos/ UFPE, pela assistência durante os experimentos com células,

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pelos contos bem humorados que transformaram as várias horas de testes em momentos

descontraídos.

Aos técnicos da Central de Análises do DQF/UFPE, pela atenção e análise dos

produtos de síntese DPPE-MBS e Con A-SATA em RMN H1 e infravermelho.

Aos funcionários do LIKA e do Departamento de Antibióticos que através de suas

atividades tornaram muito mais fácil o desenvolvimento deste trabalho. Meus sinceros

agradecimentos.

Às secretárias do Doutorado em Ciências Biológicas, Adenilda, Liane e Jacilene, pela

atenção e apoio nos momentos necessários.

Ao Centro de Pesquisas Aggeu Magalhães pela colaboração na leitura das placas pelo

método do MTT.

Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)/

Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT), Rede de Nanotecnologia e Banco do Nordeste do

Brasil (BNB) pelo suporte financeiro e tecnológico.

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SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS i

LISTA DE TABELAS iii

LISTA DE ABREVIATURAS iv

RESUMO v

ABSTRACT vii

INTRODUÇÃO 01

1. Câncer 01

1.1. Terapia do câncer 03

1.2. Doxorrubicina 05

2. Liquens e Compostos liquênicos 07

2.1. Ácido úsnico 08

3. Tecnologia de lipossomas 11

4. Proteínas 18

4.1. Estrutura protéica 18

4.2. Lectinas 19

4.2.1. Lectina Concanavalina A 21

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

CAPÍTULO I – Lipossomas lectina-conjugada: Técnicas de conjugação, aplicações e implicações farmacêuticas.

23

34

CAPÍTULO II – Cytotoxicity of doxorubicin-loaded Con A-liposomes 67

CAPÍTULO III – Caracterização físico-química e avaliação da citotoxicidade de ácido úsnico encapsulado em lipossomas em células HEp-2 e NCI-H292.

93

CONCLUSÕES 118

ANEXOS 120

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i

LISTA DE FIGURAS

INTRODUÇÃO Figura 1: Representação esquemática do processo de metástase 02

Figura 2: Estrutura da Doxorrubicina exibindo as porções amino açúcar e aglicona

05

Figura 3: Estrutura do ácido úsnico 09

Figura 4: Adaptação de uma representação esquemática da estrutura de lipossomas convencionais

11

Figura 5: Representação esquemática do tamanho de lipossomas 12

Figura 6: Lipossomas Stealth contendo Doxorrubicina 14

Figura 7: Estrutura da Con A (tetrâmero) apresentando sítios de ligação para íons e sítios de ligação a carboidratos

22

CAPÍTULO I Figura 1: Agente de ativação N-hidroxissuccinimida (NHS). 60

Figura 2: Reação de acoplamento entre um fosfolipídeo (PE-NH2) e o SPDP para obtenção do derivado fosfolipídico PDP-PE.

61

Figura 3: Reação de acoplamento entre um fosfolipídeo e o SMPB para obtenção do derivado fosfolipídico MPB-PE.

62

Figura 4: Reação de acoplamento entre um fosfolipídeo e o MBS para obtenção do derivado fosfolipídico PE-MBS.

63

Figura 5: Incorporação de um grupamento tiol em uma proteína através da reação com o SPDP. DTT promove a redução da ponte ditiopiridina para obtenção da proteína tiolada.

64

Figure 6: Incorporação de um grupamento tiol em uma molécula proteína através da reação com o SATA. A hidroxilamina é utilizada para reduzir o grupo acetato para obtenção de uma proteína tiolada.

65

Figura 7: Reação de complexação entre proteínas e derivados de ácidos graxos: anidridos, cloretos de acila e ésteres ativados.

66

CAPÍTULO II

Figure 1: 1HMNR spectrum of DPPE-MBS derivative obtained at 300 MHz in CDCl3. (Inset: Chemical structure of DPPE-MBS with attribution of signals in ppm in the spectrum).

87

Figure 2: Elution profile of Con A-SATA product (first peak) and unreacted Con A (second peak) on sephadex G 50 columm.

88

Figure 3: Elution profile of separation of DOX-loaded Con A-liposomes (A) from unreacted DOX-loaded liposomes (B) on sepharose 4 B.

89

Figure 4: Cytotoxicity of DOX-loaded Con A-liposomes (�) on NCI-H292 (a) and HEp-2 (b) cells after 72 h of treatment in comparison with free DOX in

90

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ii

solution (�). Unloaded Con A-liposomes (�) were used as control.

CAPÍTULO III

Figura 1: Perfil de cinética de liberação de AU (1,5 mg/ml) encapsulado em lipossomas (42 µmol/ 10µl) em solução tampão fosfato salino a 37 °C.

113

Figura 2: Citotoxicidade de AU lipossomal (1,5 mg/ml) em células: a). HEp-2 e b). NCI-H292 em comparação com AU livre em meio MEM. Formulações sem AU foram usadas como controle.

114

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iii

LISTA DE TABELAS

CAPÍTULO II Table 1: Cytotoxicity of doxorubicin encapsulated into conventional, pegylated and targeted-liposomal formulations on diferent cell lines.

92

CAPÍTULO III Tabela 1: Formulação de lipossomas. 116

Tabela 2: Avaliação da estabilidade acelerada e a longo prazo das formulações contendo ácido úsnico.

117

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iv

LISTA DE ABREVIATURAS

PC – Fosfatidilcolina de soja

CH – Colesterol

SA – Estearilamina

PA – Ácido fosfatídico

AU – Ácido úsnico

DOX – Doxorrubicina

HPLC – Cromatografia líquida de alta pressão (High performance liquid chromatography)

MTT – Brometo de 3-(4,5- dimetil tiazol-2-il)-2,5-difenil tetrazólio

MEM – Meio essencial mínimo (Minimum Essential Medium)

HEp-2 – Células de carcinoma epidermóide de laringe

NCI-H292 – Células de carcinoma de pulmão

SPDP - Propionato de N-succinimidila-3-(2-piridioditio)

SMPB - Butirato de N-succinimidila-4-(p-fenilmaleimido)

SATA – N-succinimidila-S-acetiltioacetato

SAMSA – Anidrido de S-acetilmercaptosuccínico

MBS – Maleimidobenzoila-N-hidroxisuccinimida

DPPC - DL-α-dipalmitoilfosfatidilcolina

DPPE – DL-α-dipalmitoilfosfatidiletanolamina

PDP-PE – Propionato de N-[3-(2-piridioditio)] fosfatidiletanolamina

MPB-PE – Butirato de N-[4-(p-maleimidofenil)] fosfatidiletanolamina

DPPE-MBS – Dipalmitoilfosfatidiletanolamina-maleimidobenzoila-N-hidroxisuccinimida

Via i.m. - Via intramuscular

Via i.v - Via intravenosa

Con A – lectina Concanavalina A obtida de Canavalia ensiformis

WGA – Wheat germ agglutinin (lectina de germem de trigo)

SUV – Vesículas unilamelares pequenas (Small Unillamelar vesicle)

LUV - Vesículas unilamelares (Unillamelar Vesicle)

MLV - Vesículas multilamelares (Multillamelar Vesicle)

SRE – Sistema retículoendotelial

SFM – Sistema fagocítico mononuclear

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v

RESUMO

Lipossomas são vesículas aquosas formadas por bicamadas de fosfolipídios e

constituem excelentesformas farmacêuticas de liberação controlada de fármacos devido à sua

flexibilidade estrutural em termos de tamanho, composição, fluidez da bicamada lipídica e

capacidade para incorporar tanto compostos hidrofílicos quanto lipofílicos. As lectinas,

proteínas de reconhecimento a carboidratos com capacidade para ligar-se a glicoconjugados

de membranas biológicas, podem ser utilizadas como moléculas sinalizadoras na superfície de

lipossomas tornando-os sítio-específicos (lipossomas lectina-conjugada). O objetivo desta tese

foi desenvolver lipossomas lectina-conjugada e lipossomas convencionais para o

direcionamento de fármacos anticancerígenos à células antitumorais. A doxorrubicina (DOX)

e o ácido úsnico (AU), um antitumoral de origem liquênica, foram utilizados como fármacos

modelos a serem nanoencapsulados em lipossomas. A lectina Concanavalina A (Con A) foi

conjugada a lipossomas contendo DOX (Con A-lipossomas) para liberação sítio-específica do

fármaco. Adicionalmente, o AU foi encapsulado em lipossomas convencionais. Con A-

lipossomas foram preparados por incubação da lectina modificada (SATA-Con A) com DOX-

lipossomas (DPPE-MBS lipossomas) previamente preparados. A atividade biológica da

lectina foi monitorada antes e após conjugação aos lipossomas por ensaio de hemaglutinação.

Lipossomas contendo AU foram preparados pelo método de hidratação do filme lipídico

seguido de sonicação. As propriedades físico-químicas e a estabilidade dos lipossomas foram

avaliadas. A citotoxicidade de DOX encapsulada em Con A-lipossomas e do AU lipossomal

foi avaliada em termos de inibição da proliferação celular em linhagens humanas NCI-H292 e

HEp-2 utilizando o método do MTT. A citotoxicidade dos fármacos encapsulados foi

comparada com aquela dos fármacos nas suas formas livres em solução. Lipossomas sítio-

específicos contendo DOX (1 mg/ml), com superfície modificada pela Con A, foram obtidos

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vi

com tamanho de partículas de 172,6 ± 12,7 nm e com atividade hemaglutinante parcialmente

preservada. A encapsulação de DOX em Con A-lipossomas promoveu uma inibição de

aproximadamente 70% da proliferação das células HEp-2 nas concentrações testadas (0,63-5

µg/ml). Uma inibição de 50% da proliferação das células NCI-H292 foi observada para a

concentração de 1,25 µg/ml (CI50), enquanto que a DOX livre apresentou uma CI50 de 5

µg/ml. DOX em solução foi capaz de inibir apenas 20% da proliferação das células HEp-2.

Con A-lipossomas não carregados com fármaco não apresentaram citotoxicidade em nenhuma

das células testadas. Lipossomas (42 µmol/10µl) contendo 1,5 mg/ml de AU foram obtidos e

a formulação mais resistente permaneceu estável por mais de 100 dias em suspensão. A

citotoxicidade do AU livre e encapsulado em células HEp-2 foi de 20 e 5 µg/ml,

respectivamente, e de 20 µg/ml para ambas as formas livre e encapsulada testadas em células

NCI-H292. A encapsulação de DOX em Con A-lipossomas levou a um melhoramento na

penetração do fármaco nas células, e como conseqüência ao aumento da citotoxicidade,

especialmente em células HEp-2. A nanoencapsulação de fármacos anticancerígenos em

lipossomas convencionais ou sítio-específico promove um aumento na eficácia do fármaco

constituindo, portanto, uma forma potencial de administração de tais fármacos.

Palavras-chaves: Sistema de liberação controlada, lipossomas lectina-conjugada,

Concanavalina A, doxorrubicina, ácido úsnico.

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vii

ABSTRACT

Liposomes are aqueous vesicles composed by phospholipidic bilayers, they are used as drug

delivery systems due to their structural flexibility in terms of size, composition, fluidity of the

lipid bilayer and capacity of incorporating both hydrophilic and hydrophobic compounds.

Lectins are proteins that recognize carbohydrates and can efficiently bind to glycoconjugates

of biological membranes. They are consequently effective tools for producing site-specific

liposomes (lectin-conjugated liposomes). The aim of this thesis was to develop a novel lectin

conjugated-liposomes and conventional liposomes intended for targeting antineoplastic drugs

to cells. Doxorubicin (DOX) and the usnic acid (UA), an antitumor agent from lichens, have

been chosen as model drugs. Concanavalin A (Con A) was conjugated at the surface of

liposomes (Con A-liposomes) so as to achieve a site-specific delivery of DOX. Furthermore,

UA was encapsulated into conventional liposomes. DOX-loaded Con A-liposomes were

prepared through the incubation of a derivative of the lectin (SATA-Con A) with previously

prepared DOX-loaded liposomes (DPPE-MBS liposomes). The biological activity of the

lectin was monitored before and after conjugation to liposomes by haemmaglutinating assays.

The UA-loaded liposomes were prepared by the hydratation of a thin lipidic film followed by

sonication. The physicochemical properties and stability of liposomes were then evaluated.

The cytotoxicity of DOX-loaded Con A-liposomes and UA-loaded liposomes was evaluated

in terms of the proliferation of human NCI-H292 and HEp-2 cells according to the MTT

method. The cytotoxicity of encapsulated drugs was compared to that of the free drug in

solution. Stable specific-site liposomes loaded with DOX (1 mg/ml) with the surface tailored

by Con A, were obtained. The mean particle size of liposomes was 172.2 ± 12.7 nm and it

was shown that their haemmaglutinating activity was partially preserved. The encapsulation

of DOX into Con A-liposomes caused an inhibition of roughly 70% of the HEp-2 cell

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viii

proliferation in the drug concentration ranging from 0.63 to 5 µg/ml. An inhibition of 50% of

NCI-H292 cells was achieved at the concentration of 1.25 µg/ml (IC50), whereas the DOX in

solution presented an IC50 of 5 µg/ml. In contrast, free DOX was barely able to inhibit 20% of

HEp-2 cell proliferation. Unloaded Con A-liposomes did not present cytotoxicity for either

cell lines. Liposomes (42 µmol/10 µl) containing 1.5 mg/ml of UA remained stable over 100

days. The cytotoxicity of free and encapsulated UA in HEp-2 cells was 20 and 5 µg/ml,

respectively, and in NCI-H292 cells was 20 µg/ml for both dosage forms. The encapsulation

of DOX into Con A-liposomes improved the drug penetration into cells, thereby enhancing its

cytotoxicity, especially in HEp-2 cells. The nanoencapsulation of anticancer drugs into

conventional or site-specific liposomes increases the drug efficiency, supplying therefore a

potential dosage form for such drugs.

Key words: Drug delivery system, liposomes lectin-conjugated, Concanavalin A lectin,

doxorubicin, usnic acid

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1

INTRODUÇÃO

1.1. Câncer

Câncer é uma palavra singular que abrange uma diversidade de desequilíbrios que

podem acontecer a nível celular. A biologia de divisão, diferenciação e apoptose são similares

em ambas às células normais e cancerosas. A célula cancerosa é definida por duas

propriedades: ela e sua descendência (1) reproduzem-se desobedecendo às complexas regras

de arquitetura e função celular que governam a usual localização e comportamento das células

nos tecidos e (2) invadem e colonizam regiões normalmente destinadas a outras células. É a

combinação dessas duas atividades que faz com que o câncer seja particularmente perigoso.

Se uma célula não mais responde aos meios de controle, ela dará início a um tumor, uma

massa compacta de células anormais continuamente em crescimento, entretanto, desde que as

células neoplásicas permaneçam agregadas formando uma massa única, o tumor é dito ser

benigno. Normalmente, neste estágio, é possível haver cura completa pela remoção cirúrgica

da massa. Um tumor é considerado um câncer apenas se for maligno, isto é, somente se suas

células tiverem adquirido a capacidade de invadir os tecidos adjacentes. Geralmente a

invasividade implica capacidade de desagregação, penetração na corrente sanguínea ou nos

vasos linfáticos e formação de tumores secundários, denominados metástases, em outros

locais do corpo (Kufe et al., 2003; Alberts et al., 2004). As principais características dos

tumores malignos são: crescimento ilimitado, insensível aos mecanismos de controle normais

que limitam o crescimento e divisão celular nos tecidos; tendência invasora das células

cancerosas, que penetram capilares, paredes de veias e canais linfáticos adjacentes; tendência

a propagar-se metastaticamente a regiões remotas do organismo (Figura 1) (esta invasão de

tecidos normais e crescimento entre células normais é o que torna o câncer letal); e

morfologia celular menos diferenciada (Franks & Teich, 1999; Kufe et al., 2003).

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2

Figura 1 – Representação esquemática do processo de metástase.

http://www.prostate-cancer-institute.org/prostate-cq...

A superfície das membranas celular exerce importante papel na função “social” de

comportamento das células, sendo estes: comunicação com outras células, movimentos

celulares e migração, aderência a outras células e estruturas, acesso a nutrientes do

microambiente e reconhecimento pelo sistema imune. Alterações da membrana plasmática

nas células malignas podem afetar uma variedade de propriedades que caracteriza seu

crescimento e comportamento. Mudanças nas características bioquímicas de superfícies de

células malignas incluem aparecimento de novos antígenos de superfície, proteoglicanos,

glicolipídeos e mucinas. Uma das características que define alterações nas membranas de

células transformadas é sua aumentada aglutinação por lectinas como aglutininas de germe de

trigo (WGA), fitohemaglutinina (PHA) e concanavalina A (Con A). As lectinas se ligam

especificamente a certos carboidratos de membranas e estas têm sido usadas como sondas

para determinar aglutinibilidade como composição de glicolipídeos e glicoproteínas e a

configuração destas membranas de células normais e transformadas (Kufe et al., 2003).

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3

1.1. Terapia do câncer

As neoplasias malignas ocupam o segundo lugar como causa mortis, vindo em seguida

às doenças cardiovasculares (Farnks & Teich, 1999; Korolkovas & França, 2003/2004). 85%

dos pacientes cancerosos têm tumores sólidos e aproximadamente metade destes morrem

como resultado de suas doenças. Uma inabilidade para controlar o crescimento de tumores

primários ou regionais, levam a fatalidade em aproximadamente metade dos pacientes

tratados com terapias localizadas, pois são muitas vezes difíceis de tratar, levando o

tratamento a falência e o retorno do crescimento tumoral. Cânceres de importância particular

são de cérvices, pâncreas, coloretal, cérebro e ovário. Há uma necessidade de

desenvolvimento de terapias mais eficazes para controle local destes tumores de difícil

tratamento, bem como melhorar a eficácia do controle localizado para outros tipos de

cânceres como de mama e próstata (Needham e Dewhirst, 2001).

Há vários tipos de tratamento de câncer na atualidade: cirurgia, que é o método mais

freqüentemente empregado e também o tratamento de escolha para tumores sólidos

localizados, tais como câncer de mama e do cólon uterino; radioterapia, geralmente como

adjuvante da cirurgia e usada logo após esta e também no tratamento de tumores sensíveis a

ela, como seminoma dos testículos, retinoblastoma e carcinoma espinocelular localizado da

nasofaringe; quimioterapia, recurso para tratamento de tumores generalizados, isto é, não-

localizados, tais como leucemia, mieloma múltiplo, doença de Hodgkin e linfoma de Burkitt e

como adjuvante à cirurgia, e em determinados casos, à radioterapia (Needham & Dewhirst,

2001).

Os agentes antineoplásicos são, em sua maioria, essencialmente fármacos

antiproliferativos, planejados na suposição de que as células cancerosas multiplicam-se

sempre mais rapidamente do que todas as células normais; assim, os agentes antioneoplásicos

devem de algum modo, interferir na mitose celular. Entretanto, as células tumorais não sofrem

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mitose mais rapidamente do que todas as células normais, por exemplo, as células do sistema

hematopoiético, mucosa oral, folículos capilares e pele dividem-se mais rapidamente do que

as células tumorais. Por isto, os fármacos que atuam destruindo células tumorais deverão

atacar também os tecidos normais, causando toxicidade ao paciente (Kufe et al., 2003;

Korolkovas & França, 2003/2004). Na maioria dos casos, somente uma pequena fração da

dose administrada da droga reage com os sítios de ação, o restante é distribuído aos órgãos

sadios, causando-lhes toxicidades.

Nas últimas décadas tem se dada ênfase ao uso combinado de vários quimioterápicos

em conjuntos ou alternados. Alguns casos têm reduzido tumores, outros apenas aumentam a

toxicidade. A combinação de ciclofosfamida, doxorrubicina, vincristina e prednisona foram

testadas para tratar cânceres. A adição posterior de etoposido a esta combinação de fármacos

para tratamento de linfomas progressivos de células T apresentou resultados desapontadores

como leucocitopenia/ neutropenia de grau IV, necesitando de fator estimulante de colônia,

ocorreram em todos os pacientes, além de outras complicações como cirurgia de emergência

devido perfuração de intestino foram alguns dos relatos após algumas “sessões do tratamento”

(Wohrer et al., 2004).

Os efeitos colaterais associados com a quimioterapia limitam a dose ou as doses

cumulativas que podem ser administradas ao paciente. Entretanto, baixas concentrações do

fármaco podem levar ao desenvolvimento de resistência ao medicamento e consequentemente

reincidência do tumor. A comunidade científica tem buscado alternativas terapêuticas que

aumentem a eficácia e/ou reduzam a toxicidade dos quimioterápicos antitumorais. Uma

abordagem tem dado certo com o uso de carreadores coloidais como lipossomas para alterar a

farmacocinética e a biodistribuição do fármaco. Em geral, a encapsulação de fármacos em

lipossomas resulta em reduções (algumas vezes drásticas) no volume de distribuição e

aumento significante deste fármaco no tumor (Sapra & Allen, 2003).

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1.2. Doxorrubicina

Doxorrubicina (DOX) é um potente agente ativo antineoplásico da classe

antraquinona isolado de Streptmocyces peucetius var. caesius composto de um amino açucar

(daunosamina) ligado por ponte O-glicosídica a uma aglicona (doxorrubicinona) como

mostrado na figura 2. O fármaco tem sido usado por mais de 20 anos no tratamento de

pacientes com certos tipos de leucemias, linfomas, sarcoma de tecidos moles e tumores

sólidos. É utilizado sozinho ou em combinação com outros fármacos. Infelizmente, o uso

clínico da DOX é limitado por sua toxicidade, tais como cardiotoxicidade dose-relativa

cumulativa, mielossupressão e o desenvolvimento de resistência ao fármaco (Steinherz et al.,

1991; Sridhar et al., 1992).

Figura 2 – Estrutura da Doxorrubicina exibindo as porções amino açúcar e aglicona.

http://www.canmedbotanics.nl/theanine.html

A DOX liga-se ao DNA e inibe sua síntese através de seu efeito sobre a

topoisomerase II (uma DNA girase), cuja atividade está acentuadamente aumentada nas

células em proliferação. A importância da enzima reside no fato de que, durante a replicação

da hélice de DNA, é necessário que ocorra um giro reversível em torno da forquilha de

replicação para impedir que a molécula-filha de DNA se torne irremediavelmente emaranhada

durante a segregação mitótica. O giro em torno do eixo é produzido pela topoisomerase II,

que efetua um corte um ambos os filamentos do DNA e, posteriormente, procede a reunião

das rupturas. A DOX intercala-se no DNA, e seu efeito consiste, basicamente, em estabilizar

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o complexo DNA-topoisimerasse II após a ruptura dos filamentos, detendo o processo neste

ponto (Rang et al., 2001; Laroche-Clary et al., 2000).

DOX é rapidamente distribuída em tecidos humanos, quando administrada por via i.v

e é acumulada em tecidos irrigados tais como, fígado, pulmão, rim, etc. e especialmente no

coração. Esta cardiotoxicidade pode ser explicada em termos de ligação massiva com o

miocárdio (Korolkovas & França, 2003/2004).

As principais toxicidades associadas a DOX incluem: 1. Mielossupressão

(leucopenia em torno 14° dia de tratamento). 2. Cardiotoxicidade (aguda transitória -

arritmias, tarquicardia sinusal e extracístoles; e o tipo crônico cumulativo, dose-dependente,

que pode ocorrer quando a dose cumulativa se aproxima de 400-500 mg/m2 corpóreo. 3.

Toxicidade gastrointestinal, como estomatite e esofagite podem ocorrer. Náuseas e vômitos

podem ocorrer em 50% dos pacientes e ocasionalmente anorexia e diarréia. 4. Efeitos

dermatológicos (alopecia total, hiperpigmentação do leito ungual, bandas pigmentadas das

unhas e falanges, dermatite por radiação). 5. Reações no local da injeção. O extravasamento

da DOX produz grave necrose tecidual local, celulite, tromflebite, linfagite, entre outros

efeitos (Bulário Eletrônico da ANVISA).

A DOX tem sido conjugada a macromoléculas tais como N-(2-hidroxipropil)

metacrilamida (HPMA), pirano, dextrana, entre outros a fim de reduzir a toxicidade enquanto

mantem a sua eficácia terapêutica. Estes conjugados têm tempo de meia vida relativamente

curtos no plasma. Aumentar este tempo com máxima acumulação no tumor pode ser possível

através da encapsulação de fármacos em carreadores de longa circulação, tais como,

lipossomas ou nanopartículas furtivas. Nanopartículas (sistemas contituídos de rede

polimérica matricial ou vesicular) contendo polímeros de hidrogéis de pequenos tamanhos

têm baixa captação por células do sistema reticuloendotelial (SRE) e estas partículas têm

longo tempo de circulação no sangue e são altamente estáveis no meio biológico (Mitra et al.,

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2000). A eficácia destas nanopartículas como carreadores da doxorrubicina conjugadas a

dextrana foi determinada por regressão do tumor e aumento do tempo de sobrevivência de

camundongos Balb/C quando comparado a DOX livre. Estes resultados sugerem que a

encapsulação de conjugados com dextrana em nanopartículas, não somente reduzem os

efeitos colaterais, como melhora a eficácia terapêutica no tratamento de tumores sólidos

(Mitra et al., 2001).

Devido às complicações relacionadas às várias formas de apresentação da DOX, é de

suma importância estudar uma forma farmacêutica de encapsulação da DOX que reduza cada

vez mais os efeitos colaterais aos pacientes. Formulações de nanopartículas de

polialquilcianoacrilato (PACA) individual e combinada, contendo DOX, foram testadas em

linhagem de células resistentes (P388). Os resultados mostraram que a associação de dois

fármacos em uma simples formulação de nanopartículas provocou a mais efetiva inibição do

crescimento celular quando comparado a outras combinações de ambos os quimioterápicos.

Isto provavelmente aconteceu devido ao efeito sinérgico obtido pela combinação destes

fármacos nas formulações. Entretanto, nanopartículas de PACA contendo DOX apresentaram

considerável aumento na citotoxidade de DOX para metástases de camundongos, mas

permitiu a superexpressão de resistência multidroga in vitro em muitas linhagens celulares

resistentes (Soma et al., 2000).

2. Liquens e Compostos liquênicos

Liquens são plantas complexas vivendo em relação simbiótica com fungos e algas

(Muller, 2001). Os liquens produzem metabólitos intracelulares e extracelulares, classificados

de acordo com sua localização no talo. Os produtos intracelulares, sintetizados pelas hifas,

são: carboidratos, carotenóides, vitaminas, aminoácidos e proteínas. São freqüentemente

solúveis em água, podendo ser extraídos com água quente. Os metabólitos extracelulares são

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compostos resultantes de seu metabolismo secundário, depositados na superfície externa do

talo dos liquens como cristais pigmentados (ex. ácido úsnico) ou como secreção amorfa

incolor (ex. atronorina). São classificados em quatro grupos químicos relacionados:

depsídeos, depsidonas, dibenzofuranos e ácidos úsnicos (Culberson, 1972; Abo-Khatwa et al.,

1996). São substâncias altamente lipofílicas, possuem grupos ionizáveis em sua estrutura, isto

é, agem como ácido fraco em solução aquosa. São capazes de formar pontes de hidrogênio e

possuem porções fenólicas em suas estruturas (Abo-Khatwan et al., 1996). A concentração

destes compostos pode variar de 0,1 a 5% em relação ao peso seco do talo liquênico, e em

alguns casos mais do que isto. Estes produtos extracelulares são os responsáveis pela maioria

dos benefícios advindos dos liquens (Nash, 1996; Müller, 2001).

Mais de 630 metabólitos secundários de liquens são conhecidos. A maioria é

produzida unicamente pelos liquens e uma pequena minoria, em torno de 50 a 60, é produzida

por fungos de vida livre e plantas superiores. Os depsídeos, depsidonas, dibenzofuranos e

ácidos úsnicos são derivados fenólicos encontrados exclusivamente em liquens. Os (+)- e (-)

ácidos úsnicos são considerados um dos mais importantes metabólitos liquênicos

biologicamente ativos, podendo representar mais de 5% do talo seco do liquen (Mitchel et al.,

1965; Muller, 2001).

2.1. Ácido úsnico

O ácido úsnico, AU, ([2,6-diacetil-7,9-dihidroxi-8,9b-dimetil-1,3(2h,9bH)-

dibenzeno-furadiona]; C18H16O7), ocorre na natureza em duas formas enantioméricas (+) e (-),

as quais dependem da projeção do grupo metil angular localizado na posição do carbono

quiral 9b. É uma substância opticamente ativa apresentando-se nas formas D e L. Está

presente de forma abundante em diversos gêneros de liquens, filogeneticamente distintos, tais

como Usnea, Cladonia, Cetraria, Ramalina e Parmelia (Venkataramana & Krishna, 1992;

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Muller, 2001; Cocchietto et al., 2002; Ingólfsdóttir, 2002). O caráter hidrofóbico desta

molécula está relacionado aos grupos cetônicos e um anel furano ligado a dois anéis

aromáticos (Figura 3) que compõe a sua estrutura (Asashina & Shibata, 1954; Cocchietto et

al., 2002).

Figura 3 – Estrutura do ácido úsnico.

www.drugintel.com/drugs/lipokinetix.htm

O AU é produzido pelos liquens visando sua defesa contra herbívoros e larvas de

insetos (Müller, 2001). A presença de agentes poluentes parece estimular sua biossíntese e sua

concentração no talo liquênico está relacionada com a quantidade integral dos agentes tóxicos

aromáticos, podendo ser utilizada como indicador para biomonitoramento ambiental

(Carderelli et al., 1997; Muller, 2001).

Apesar de sua aplicação clínica ainda estar limitada pela sua ação tóxica e pouca

solubilidade em água e em solventes orgânicos (Correché et al. 1998; Erba et al. 1998), o AU

apresenta diferentes propriedades biológicas tais como: ação antimicrobiana, antiviral,

antiproliferativa, antitumoral, antiinflamatória, analgésica, antipirética (Abo-Khatwa et al.,

1996; Vijiyakumar et al., 2000; Muller, 2001; Cocchietto et al., 2002; Ingólfsdóttir, 2002).

Estudos antigos sugeriram que alguns ácidos liquênicos interferem na energia do

metabolismo (Johnson et al., 1950). O AU pode ser um desacoplador da cadeia respiratória.

Este produziu efeito oxidativo em mitocôndria de fígado de camundongo em vários estágios

da cadeia respiratória e na fosforilação oxidativa in vitro detectados por medidas

polarográficas. Os ácidos liquênicos exibem características do 2,4 dinitrofenol (DNP), um

clássico desacoplador da fosforilação oxidativa (Abo-Khatwa et al., 1996). O AU também já

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foi usado como constituinte ativo de suplementos alimentares para redução de peso, o

Lipokinetix® (Syntrax), com o objetivo de romper os processos metabólicos normais das

células e provocar redução de gordura, contudo, os estudos in vitro recentes demonstraram

que este produto é hepatotóxico, mas, a adição de antioxidantes como a vitamina E protegeu

as células hepáticas da oxidação atribuída ao AU em cultura de hepatócitos (Han et al., 2004).

A ação antiproliferativa do AU já despertou interesse na terapia do câncer (Al-

Bekairi et al., 1991; Kumar et al., 1999). Estudos preliminares da atividade antitumoral do

AU da espécie Cladonia sobre o carcinoma de pulmão de Lewis em camundongos

evidenciaram que a sobrevida dos animais aumentou entre 35-52 % sobre o grupo controle

não tratado (Kupchan e Kopperman, 1975). A síntese de novos derivados de ácido úsnico

provou que modificações estruturais realizadas na molécula de AU não promoveram

alterações em sua ação antimicrobiana, contudo produziram um aumento da citotoxidade,

inibindo completamente o crescimento de linfócitos de fígado de ratos em cultura (Correché

et al., 1998).

Lodetti et al. (2000) narraram que nos estudos de ação citotóxica do AU como

componente de uma formulação oral contra cárie testada em cultura de queratinócitos

gengival, fibroblastos e células de carcinoma de boca (células KB), não foram encontrados

sinais de citotoxicidade, utilizando os métodos colorimétricos do MTT e do vermelho neutro.

O AU foi testado contra o bacilo da tuberculose (Mycobacterium tuberculosis) e os

resultados comparados com fármacos antimicrobianos atualmente utilizados para o combate

da tuberculose (rifampicina, estreptomicina e isoniazida). Os resultados demonstraram que a

potência do AU foi considerada mais baixa do que os antibióticos, isto pode ser decorrente de

interferências nos diferentes métodos utilizados para esta determinação (Marshak & Kuscher,

1950; Ingólfsdóttir et al., 1998).

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3. Tecnologia de lipossomas

Os lipossomas podem ser definidos como associações coloidais de lipídeos

anfipáticos (geralmente fosfolipídeos) que se organizam espontaneamente em bicamadas que

contenham um compartimento interno aquoso (Santos e Castanho, 2002).

Lipossomas clássicos, primeiramente descritos por Bangham et al. (1965) são

preparados de fosfolipídeos e colesterol, os quais após hidratação, se auto-associam para

formar uma ou mais bicamadas envolvendo um compartimento aquoso interno (Figura 4).

Figura 4 – Adaptação de uma representação esquemática da estrutura de lipossomas convencionais

http://www.uic.edu/.../bios100/lectf03am/avantilipids.com

Lipossomas convencionais podem ser definidos como lipossomas que são

tipicamente compostos somente de fosfolipídeos neutros e/ ou carregados e/ ou colesterol.

Eles podem variar na suas propriedades físico-químicas, tais como, tamanho, composição

lipídica, carga de superfície, número e fluidez da bicamada fosfolipídica. A Figura 5 mostra a

classificação de lipossomas por número de bicamadas e tamanho mais comumente utilizado:

lipossomas unilamelares pequenos (Small unilamellar vesicles – SUV), com tamanho

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aproximado entre 20 a 100 nm; lipossomas unilamelares grandes (Large unilamellar vesicles -

LUV) maiores que 100 nm e lipossomas multilamelares (Multilamellar vesicles - MLV) com

diâmetro maior que 0,5 µm (Storm & Crommelin, 1998; Santos & Castanho, 2002).

Figura 5 – Representação esquemática do tamanho de lipossomas

http://www.bytheplanet.com/.../collagenRX/liposome.htm

O uso destes sistemas de liberação de fármacos é viável clinicamente por serem estes

tipicamente feitos de moléculas lipídicas de origem natural, biodegradável, não-tóxica e não-

imunogênica (Meyenburg et al., 2000; Medina et al. 2004).

Lipídeos naturais têm carga neutra ou negativa em pH neutro. Na verdade, lipídeos

com cargas são incorporados a membranas lipossomais para previnir agregação de vesículas e

aumentar o volume aquoso interno entre as lamelas. Octadecilamina, também conhecido

como estearilamina (carga positiva), fosfatidilserina (negativa), fosfatidilglicerol (negativa) e

ácido fosfatídico (carga negativa) são freqüentemente usados como componentes de

membranas lipossomais em torno de 10 a 20 moles % para obter lipossomas carregados. O

colesterol é também utilizado para compor a bicamada lipídica com o intuito de reduzir a

permeabilidade entre os fosfolipídeos, resultando em aumento da rigidez de membrana (Oku,

1991). A influência de constituintes lipídicos com cargas (lipídeos carregados positivamente

ou negativamente) na estabilidade dos lipossomas contendo Penicilina G benzatina resultou

em formulações de mais longa durabilidade quando comparada com lipossomas não

carregados. Os resultados reforçaram o conceito de que a presença de lipídeos carregados

promove um aumento na repulsão eletrostática entre as bicamadas, aumentando a estabilidade

das partículas dispersas (Oliveira-Pontes et al., 1999).

Small unilamellar vesicle (SUV)

Large unilamellar vesicle (LUV)

Multilamellar vesicle (MLV)

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Fármacos hidrofílicos podem ser encapsulados na fase interna, enquanto fármacos

hidrofóbicos podem se associar na bicamada lipídica. Moléculas anfifílicas como base fraca

e/ou ácido fraco podem ser também incorporados a lipossomas.

Os lipossomas tendem a se acumular no organismo e esta propriedade tem sido

explorada na quimioterapia do câncer, terapia antimicrobiana, vacinas, diagnóstico por

imagem. Os resultados têm indicado claramente que alguns lipossomas que encapsulam

fármacos e vacinas exibem superior propriedades farmacológicas sobre os medicamentos

tradicionais (Srinath & Diwan, 1994).

O crescimento tumoral, bem como regiões de infecção e inflamação, contêm

capilares com permeabilidade alterada como resultado do processo da doença. O diâmetro dos

poros capilares pode alcançar de 100 a 800 nm. Lipossomas SUV contendo fármaco

encapsulado têm diâmetros de aproximadamente 60 a 150 nm que podem passar da corrente

sanguínea para o espaço intersticial tumoral através destes poros. Tecidos normais contêm

capilares com junções compactas que são impermeáveis aos lipossomas e outras partículas do

mesmo diâmetro. Isto favorece o acúmulo de fármaco lipossomal no tecido tumoral em

relação ao normal, sendo então a base da especificidade tumoral aumentada para lipossomas

contendo o fármaco em relação ao fármaco livre (não-lipossomal). Ademais, tumores carentes

de drenagem linfática têm baixo clearance de lipossomas e não conseguem deixar o local do

tumor (Sapra & Allen, 2003).

Mayer et al. (1990), em estudos de atividade antitumoral com vincristina

encapsulada em lipossomas observaram uma redução da toxicidade e aumento da atividade

antitumoral quando comparado a vincristina livre, sugerindo vantagens terapêuticas da

vincristina lipossomal em aplicações clínicas. Preparações lipossomais de antineoplásicos

como doxorrubicina (Doxil® / Caelix® e Myocet®) e daunorrubicina (Daunosome®) estão

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sendo clinicamente utilizadas e muitas outras estão em estudos clínicos (Woodle & Storm,

1998; Allen, 2000).

DOX lipossomal (Doxil®) combinado a ciclofosfamida em tumores sólidos

apresentaram perfil de toxicidade significantemente diferente da DOX livre combinada a

ciclofosfamida, mas a toxicidade desta associação incluiu síndrome palmo-plantar, estomatite

e neutropenia (El-Rayes et al., 2005).

Avanços no campo dos sistemas de liberação lipossomais têm sido alcançados com o

desenvolvimento de lipossomas Stealth® ou seja, lipossomas furtivos(Figura 6). Estes contêm

na sua superfície carboidratos hidrofílicos ou polímeros como polietilenoglicol (PEG),

utilizados para evadir do reconhecimento pelo sistema fagocítico mononuclear (SMF). A

inclusão de PEG ou outros polímeros hidrofílicos extende o tempo de meia-vida das vesículas

de alguns minutos (lipossomas clássicos) para várias horas (lipossomas Stealth®) e mudam a

farmacocinética dos lipossomas de dose-dependente para dose-independente, como revisado

em Sapra & Allen, 2003.

PEG

Doxorrubicina

Figura 6: Lipossomas Stealth contendo Doxorrubicina http://www.especi.fr/esp/CONF/2004/C04_01/conf01_2004.htm

A DOX encapsulada em lipossomas peguilados (Caelix®), foi testada juntamente

com a vincristina, ciclofosfamida e prednisona em pacientes idosos com linfoma de células B

de larga difusão, mais comumente denominada de linfomas não-Hodgkin agressivos. Este

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esquema de tratamento reduziu a cardiotoxidade, mas a toxicidade específica do Caelix®

como eritrodesestesia palmo-plantar, estomatite e mucosite permaneceram presentes. DOX

lipossomal produziu toxicidade hematológica similar à causada por DOX livre (Martino et al.,

2002).

Estudos clínicos utilizando o Caelix® versus antimicina C mais vimblastina para

tratar câncer de mama refratário aos fármacos da classe dos taxanos mostraram que a DOX

lipossomal pequilada teve eficácia comparável ao regime de drogas comumente usadas em

pacientes com metástases de câncer de mama refratária aos taxanos, representando desse

modo uma opção terapêutica com menos efeitos colaterais (Keller et al., 2004). DOX

lipossomal pequilada também foi usada em pacientes com HIV para tratamento do sarcoma de

Kaposi e apresentou, após 48 semanas, melhor resposta junto com a terapia antiretroviral do

que a terapia antiretroviral sozinha (Martin-Carbonero et al., 2004).

Muitas pesquisas no sentido de aumentar a especificidade de interações fármaco

lipossomal com células alvo e aumentar a quantidade de princípio ativo liberado nestas

células, tem gerado o desenvolvimento de lipossomas sítio-específicos. Muitos trabalhos vêm

mostrando que frações alvo podem ser incluídas nestas vesículas tornando-as mais seletivas,

essencialmente, alguma molécula que seletivamente reconheça e ligue-se a antígenos ou

receptores superexpressos ou seletivamente expressos nas células tumorais como por

exemplo, anticorpos ou fragmentos destes, moléculas de baixo peso molecular, peptídeos,

carboidratos, glicoproteínas, entre elas as lectinas ou ainda ligantes receptores que possam ser

conjugados a superfície das mesmas.

Imunolipossomas são lipossomas com anticorpos específicos ou fragmentos de

anticorpos (Fab’ ou simplesmente uma cadeia do anticorpo) inseridos na superfície dos

mesmos para reconhecer sítios alvo. Embora os imunolipossomas tenham sido investigados

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para várias aplicações terapêuticas, o foco primário tem sido a vetorização de agentes

antineoplásicos (Storm & Crommelin, 1998).

Lipossomas furtivos encapsulando DOX ligados a Anisamida, uma molécula que

possui alta afinidade por receptores sigma superexpressos em alguns cânceres, como câncer

de próstata humano, foram usados para atinjir especialmente células de câncer de próstata. Os

resultados mostraram que a DOX lipossomal conjugada a Anisamida foi mais tóxica para

células cancerosas DU-145 do que a DOX lipossomal não-conjugada. A administração i.v.

aumentou o acúmulo do princípio ativo no tumor e inibiu o crescimento do mesmo em

camundongos nude, esta ação ocorreu com um mínimo de toxicidade. Por outro lado, a DOX

livre foi efetiva, mais muito tóxica (Banerjee et al., 2004).

Marty et al. (2002) usou lipossomas conjugados com fragmentos de anticorpos para

o domínio ED-B da proteína β-fibronectina que se expressa ao redor do tumor para formar

vasos sanguíneos nas proximidades de alguns tipos de tumores. A análise quantitativa revelou

uma redução de células tumorais e excesso de deposição de fibronectina na matriz

extracelular após tratamento com imunolipossomas.

Uma outra vantagem dos imunolipossomas é a adição ou sinergismo entre os

anticorpos sinalizados presentes na superfície dos mesmos e o fármaco neles contidos.

Estudos em animais confirmaram esta atividade sinérgica quando os imunolipossomas foram

usados em combinação com quimioterápicos (Slamon et al., 2001; Coiffier et al., 2002; Sapra

& Allen, 2003).

O uso de proteínas como sinalizadoras para lipossomas vem sendo investigado há

vários anos, apresentando diversas técnicas de acoplamento de anticorpos (Blume & Ceve,

1993; Bendas et al., 1999; Park et al., 2002), proteínas ou derivados protéicos (Duncan et al.,

1983; Derksen et al, 1985; Maruyama et al., 1991; Francis et al., 1992).

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As lectinas por sua capacidade de se ligarem a carboidratos específicos de

membranas celulares são também utilizadas como ferramentas de produção de lipossomas

sítio-específicos (Carpenter-Green & Huang, 1983; Francis et al., 1991; 1992). Experimentos

de modificação da aglutinina de germe de trigo (WGA) apresentaram acentuada atividade

para aglutinar eritrócitos e se ligar a células de baço quando comparada a WGA nativa

(Carpenter-Green & Huang, 1983).

Bendas et al, (1997) planejou um sistema modelo baseado em lipossomas para a

simulação de adesão celular induzido por lectinas, onde a Con A foi usada como modelo. Os

lipossomas deste modelo foram capazes de simular a adesão mediada por lectina a células em

fluxo contínuo e uma vez feita à adesão, os lipossomas ligaram-se irreversivelmente às

membranas celulares.

Lipossomas contendo uma cobertura de Con A, denominados pelo autor de

“lipossomas lectinizados”, foram testados in vitro contra bacilos gram-negativos

(Streptococcus mutans) presentes em bolsa periodontal e apresentaram aproximadamente

100% de inibição do crescimento bacteriano. Os efeitos foram comparados com lipossomas

convencionais contendo metronidazol e o antimicrobiano livre nas mesmas doses. Os

resultados sugeriram que lipossomas lectinizados foram capazes de manter a afinidade aos

açucares e a especificidade do ligante associado e podem ser usados para reconhecer

glicocálix de filme bacteriano (Vyas et al., 2001).

Vesículas lipossomais mediadas por lectina de germe de trigo (WGA) foram testadas

em cultura de células HeLa e observadas por microscopia de fluorescência e se apresentaram

muito eficientemente ligados às células. A forte ligação entre células HeLa e os lipossomas-

WGA foi quebrada por tripsina ou N-acetilglicosamina, no qual competem com ligação pela

WGA (Liautard, 1985).

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As lectinas têm sido utilizadas como sistemas modelo pra entendimento de processos

biológicos que ocorrem em uma variedade de seres vivos incluindo processos de metástase,

crescimento e diferenciação celulares, podendo também ser utilizadas em sistemas

carreadores coloidais sítios-específicos (Loris et al., 1998).

4. Proteínas

4.1. Estrutura protéica

Como todas as moléculas poliméricas, as proteínas podem ser descritas em termos de

níveis de organização em estrutura primária, secundária, terciária e quaternária.

A estrutura primária de uma proteína consiste na sequência de aminoácidos da sua

cadeia polipeptídica ou das suas cadeias polipeptícas. Um resíduo de aminoácido está ligado

ao próximo por uma ligação peptídica, e tal ligação se caracteriza pela remoção de uma

molécula de água apartir do grupo carboxila de um aminoácido e do grupo α-amino do outro.

Os outros níveis de organização das proteínas referem-se às formas tridimensionais assumidas

pelas cadeias polipeptídicas como resultado de dobramentos das cadeias protéicas. A estrutura

secundária inclui os dobramentos em forma de α-hélices e folhas β-pregueadas. Estes

ocorrem em proteínas globulares em proporções e combinações variáveis. Algumas proteínas,

como as subunidades da hemoglobina, consistem apenas de α-hélices, outras como a Con A,

possuem uma grande proporção de folhas β e são desprovidas de α-hélices. A estrutura

terciária descreve o dobramento dos elementos estruturais secundários, e especifica a posição

de cada átomo na proteína.

Grande parte das proteínas é constituída por mais de uma cadeia polipeptídica. Essas

subunidades polipeptídicas associam-se com uma geometria específica. O arranjo espacial

dessas subunidades é conhecido como estrutura quaternária da proteína. A região de contato

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entre as subunidades protéicas parece muito com o interior de uma proteína de uma única

subunidade.

As proteínas removidas do ambiente natural ficam expostas a muitos agentes que

podem danificá-la de forma irreversível. Tais influências devem ser cuidadosamente

controladas no processo de purificação e utilização das proteínas. Dentre outros fatores devem

ser considerados: 1. pH: os materiais biológicos são rotineiramente dissolvidas em soluções-

tampão com valores de pH nos quais os materiais são estáveis. Descuidos com esse aspecto

podem causar a desnaturação (deformação estrutural) e até mesmo a degradação química. 2.

temperatura: a estabilidade térmica das proteínas é muito variada, algumas proteínas são

desnaturadas por temperaturas elevadas ou, em alguns casos, por temperaturas pouco

superiores à do seu ambiente natural (Voet et al., 2004).

4.2. Lectinas

Lectinas são proteínas aglutinantes de células em virtude da especificidade por

carboidratos. São ferramentas amplamente difundidas em aplicações de monitoramento da

expressão de carboidratos nas superfícies celulares, bem como purificação e caracterização de

glicoconjugados (Konozy et al., 2003).

Em geral, as lectinas contêm no máximo dois sítios de fixação para carboidratos por

molécula, no qual podem interagir com mono ou oligossacarídeos. Esta interação é obtida

principalmente por uma rede de pontes de hidrogênio com contribuições adicionais de forças

de Van der Waals e interações hidrofóbicas (Barondes, 1988; Sharon & Lis, 1990; Kennedy et

al., 1995).

As lectinas de plantas leguminosas têm sido mais extensivamente estudadas do que

as de origem animal e de microorganismos (Sharon & Lis, 1990; Yamagushi et al., 1993).

Centenas dessas proteínas têm sido isoladas e investigadas em relação às suas propriedades

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físico-químicas, estruturais e atividades biológicas para que possam auxiliar em diagnósticos

e terapias.

A verdadeira função fisiológica das lectinas de plantas, tais como a Con A não está

ainda claramente entendida (Peumans & Van Damne, 1995). Os avanços no conhecimento

das glicoproteínas têm sido marcados pela produção biotecnológica de muitas delas em uso

terapêutico, com conseqüências de longo alcance em várias áreas da biologia e medicina

(Sharon & Lis, 1990; Moreira et al., 1991).

Numerosos estudos têm demonstrado que carboidratos servem como determinantes

de mediação molécula-célula e interação célula-célula. Interações lectina-glicoligantes estão

associadas com uma variedade de processos biológicos e o reconhecimento de carboidratos

por lectinas está também envolvido em metástases em cânceres (Voet et al., 2004). Uma das

características que diferencia a membrana plasmática de células transformadas das células

normais é sua capacidade aumentada para aglutinar ou ligar-se a lectinas como a

fitohemaglutinina (PHA), WGA e Con A. A habilidade de lectinas para se ligarem

seletivamente a glicoconjugados tem feito destas moléculas valiosas ferramentas na

caracterização de estruturas normais e anormais de carboidratos em células humanas (Kim e

Varki, 1997; Carvalho et al., 2001). Ligação de lectinas a células de câncer tem sido usada

para distinguir diferentes carcterísticas malignas, incluindo potencial metastático, por

exemplo. A maioria das alterações consiste de mudanças na expressão de oligossacarídeos de

membranas celulares distinguindo alto potencial metastático de baixo potencial metastático

em células de linfoma murino. Esta capacidade foi explorada neste trabalho, que utilizou

lectina conjugada quimicamente a lipossomas para direcionar anticancerígenos a células

tumorais.

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4.2.1. Lectina Concanavalina A

Con A é o membro mais representativo da classe das lectinas de proteínas de plantas,

extraída da Canavalia ensiformes, no qual foi isolada primeiramente em forma cristalina por

Sumner (1919) apud Kantardjieff et al. (2002).

A Con A geralmente se liga a sacarídeos contendo resíduos �-D-manose ou �-D-

glicose (Kanellopoulos et al., 1996). Existe em soluções nas formas de monômero, dímero

(abaixo de pH 6,5) ou tetrâmero (pH fisiológico), dependendo do pH e condições de

temperatura (Agrawal e Goldstein, 1986). Cada subunidade consiste de 237 resíduos de

aminoácidos e sítios de ligação a metais. A Con A nativa tem 2 sítios ligantes a metais e um

sítio ligante a sacarídeos próximo ao final distal da molécula. O primeiro sítio para metais

(S1) liga-se metais de transição: Ni, Co, Zn, Mn e Cd, enquanto o segundo sítio (S2) liga-se

somente a Ca+2 e Cd. A Con A nativa contém uma mistura de metais de transição para o sítio

S1, enquanto o sítio S2 é ocupado preferencialmente por íons Ca+2 (Figura 7). Íons podem ser

removidos em meio ácido a pH 1,2 e a proteína pode ser reconstituída na presença de Ca+2,

pH 5,2 (Kantardjieff et al., 2002). A ligação a sacarídeos requer a presença de cátions

divalentes (Sumner & Howell, 1936) e ambos sítios ligantes a metais devem ser ocupados

para que ocorra a ligação (Kalb e Levitzki, 1968). O monômero da con A é descrito como um

sanduíche de folhas β antipararelas organizadas como seis folhas β no plano, uma sétima

folha curvada de frente e cinco fitas de folhas β no topo, formando uma estrutura parecida

com um teto sobre as outras duas fitas. Esta arquitetura β sanduíche do monômero da Con A é

essencialmente conservada na família das lectinas de legumes e as estruturas são

superponíveis, independente da especificidade das lectinas. A Con A não apresenta α-hélice

em sua estrutura (Loris et al., 1998; Chatterjee & Mandal, 2005).

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Figura 7 -Estrutura da Con A (tetrâmero) apresentando sítios de ligação para íons e sítios de ligação a

carboidratos. http://www.cs.steadwards.edu/.../Lectin/STRUCTURE2.html

A proposta deste trabalho foi desenvolver lipossomas convencionais e sítio-

específicos como carreadores antitumorais. A Con A foi conjugada a superfície dos

lipossomas, servindo como molécula sinalizadora e obtenção de lipossomas sítio-dirigíveis

(lipossomas Con A–conjugada). A doxorrubicina e o ácido úsnico foram encapsulados nestes

sistemas e a toxicidade avaliada em linhagens de cânceres humanos, NCI-H292 e HEp-2.

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34

CAPÍTULO I

Lipossomas lectina-conjugada: Técnicas de conjugação, aplicações e

implicações farmacêuticas.

Este trabalho será submetido ao “Química Nova - Review”

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35

Lipossomas lectina-conjugada: Técnica de conjugação, aplicações e implicações

farmacêuticas.

Lectin-conjugated liposomes: Techniques of conjugation, aplications and

pharmaceutical issues

Hercília M. L. Rolim Santos, Nereide S. Santos Magalhães

Laboratório de Imunopatologia Keizo-Asami (LIKA), Universidade Federal de Pernambuco –

UFPE, Av. Prof. Moraes Rego, 1235, Cidade Universitária, Recife, 50670-901, Pernambuco,

Brasil.

Rosa M. Souto-Maior*

Departamento de Química Fundamental, Universidade Federal de Pernambuco – UFPE, Av.

Prof. Moraes Rego, 1235, Cidade Universitária, Recife, 50670-091, Pernambuco, Brasil.

*E-mail: [email protected]

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36

ABSTRACT

The cell surfaces possesses oligosaccharides that oncode biological information. The

biorecognition between carbohydrates expressed on cells have been recognized as an effective

strategy for increasing the therapeutic indices of drugs. The lectins, protein of carbohydrates

reconizing can be used as tool to target drugs when acoupled to liposomes. Liposomes are

aqueous vesicles, formed by phospholipidic bilayers, which are used as drug delivery systems

to the intended site of action in the body, thus enhancing its therapeutic efficacy. This review

summarizes some methods of lectin conjugation onto liposomes and their advantages are

discuted. Some potential problems associated with therapeutic application are described.

Key-words: proteoliposomes, lectin, techniques of conjugation.

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37

INTRODUÇÃO

Os sistemas de liberação controlada de medicamentos surgiram como uma

alternativa para solubilizar fármacos que apresentam propriedades tóxicas, fotossensíveis ou

insolúveis para administração na forma livre. Lipossomas são vesículas formadas de

fosfolipídeos que ocorrem naturalmente nas membranas biológicas biodegradáveis1. Tais

sistemas foram estudados no passado e continuam sendo investigados como sistemas

carreadores de fármacos e têm mostrado bons resultados para incorporar fármacos insolúveis,

fotossensíveis e citotóxicos.

Os sistemas lipossomais podem ser usados como excipientes não-tóxicos para a

solubilização de fármacos hidrofóbicos1, além de prolongar a residência do fármaco na

circulação e realçar a captação da vesícula por células alvo. Lipossomas convencionais

(formados apenas por lipídeos) têm mostrado bons resultados em tumores, sendo aprovados

para o tratamento do sarcoma de Kaposi e testados na clínica para o tratamento de outras

neoplasias2.

A primeira proposta de um sistema direcionado de transporte de fármacos data do

início do século XX, quando Paul Ehrlich propôs o modelo que ficou conhecido como “Bala

Mágica de Ehrlich”, onde o fármaco é ligado ao transportador direcionado e idealmente

exibirá a sua atividade farmacológica apenas no tecido alvo, através de um mecanismo de

especificidade como o que acontece entre antígeno e anticorpo. Conseqüentemente, os efeitos

indesejáveis, resultantes da ação do fármaco em outros tecidos seriam diminuídos, enquanto o

aumento da eficiência permitiram o decréscimo da dose administrada. Apesar de atrativos e

por mais simples que possa parecer à proposta de Ehrlich, os avanços obtidos nesta área ainda

não são suficientes para que estes sistemas possam ser considerados sistemas ideais de

liberação de fármacos3.

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38

Os oligossacarídeos presentes na superfície celular constituem um potencial sítio de

reconhecimento para interações entre células e drogas ligadas a moléculas de reconhecimento

ou incorporadas a sistemas sítio-específicos, como por exemplo, os lipossomas. A viabilidade

de incorporar uma variedade de moléculas na superfície de lipossomas possibilita uma grande

diversidade de sistemas de liberação controlada sítio-dirigíveis.

Lectinas são glicoproteinas as quais estão envolvidas nos processos de adesão,

diferenciação e reconhecimento a células4. Baseados em suas propriedades biológicas e

fisicoquímicas, as lectinas podem ser usadas como moléculas sinalizadoras na superfície de

lipossomas5 e nanopartículas6. Lipossomas com superfície modificadas pela introdução de

moléculas direcionadoras como peptídeos, anticorpos, proteínas ou lectinas podem ser usadas

para direcionar fármacos a um sítio desejado no organismo. O uso de lipossomas é

particularmente vantajoso quando as reduções dos efeitos tóxicos do fármaco são requeridas7.

O objetivo agora é estudar modelos e novas estratégias utilizando-se de lectinas para se

alcançar sistemas lectinas-conjugadas a lipossomas para alcance de alvos específicos do

organismo.

1. Lectina

Lectinas são proteínas aglutinantes de células em virtude da afinidade específica por

carboidratos e são ferramentas amplamente difundidas em aplicações de monitoramento da

expressão de carboidratos nas superfícies celulares, bem como purificação e caracterização de

glicoconjugados8.

Em geral, as lectinas contêm no máximo dois sítios de fixação para carboidratos por

molécula, os quais podem interagir com mono ou oligossacarídeos. Esta interação é obtida

principalmente por uma rede de pontes de hidrogênio com contribuições adicionais de forças

de Van der Waals e interações hidrofóbicas9-11.

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39

As lectinas de plantas leguminosas têm sido mais extensivamente estudadas do que

as de origem animal e de microorganismos10, 12. Centenas dessas proteínas têm sido isoladas e

investigadas em relação às suas propriedades físico-químicas, estruturais e atividades

biológicas para que possam auxiliar em diagnósticos e terapias.

Os carboidratos presentes na superfície celular entre outras funções também

intermediam eventos de ligação célula-célula. Diferenças na distribuição destes carboidratos

na superfície celular podem contribuir para o crescimento descontrolado de tais células. Em

células normais o cresciemento celular cessa quando as células se tocam, um fenômeno

conhecido por inibição por contato, mas as células transformadas não respondem a este

controle e, portanto, formam-se massas tumorais com capacidade invasora, são os tumores

malígnos13. Uma das características que diferencia a membrana plasmática de células

transformadas das células normais é sua capacidade aumentada para aglutinar ou ligar-se a

lectinas como a aglutinina de germe de trigo (WGA), fitohemaglutinina (PHA) e

concanavalina A (Con A). A habilidade de lectinas para se ligarem seletivamente a

glicoconjugados tem feito das lectinas valiosas ferramentas na caracterização de estruturas

normais e anormais de carboidratos em células humanas14-17. Ligação de lectinas a células de

câncer tem sido usada para distinguir diferentes carcterísticas malignas, incluindo potencial

metastático, por exemplo. A maioria das alterações consiste de mudanças na expressão de

oligossacarídeos de membranas celulares distinguindo alto potencial metastático de baixo

potencial metastático em células de linfoma murino.

A especificidade e afinidade das lectinas por glicoconjugados têm permitido muitas

aplicações dessas moléculas em pesquisas biológicas e biomédicas14,15,18,19. Os usos de

lectinas em biologia incluem investigação de estruturas e dinâmica de membranas de células

normais e tumorais, estudos de mutantes de glicosilação de células transformadas e

preparações de polissacarídeos, glicopeptídeos e glicoproteínas para colunas de afinidade.

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40

Lectinas de legumes estão disponíveis em vários tipos de associações quaternárias e podem

servir como excelentes sistemas modelos para a investigação de reações de dobramentos e

desdobramentos de associações de proteínas oligoméricas19,20. A Con A é um exemplo

clássico de uma lectina bem caracterizada, extensivamente usada como ferramenta de estudos

biológicos19. Outras lectinas também foram bem caracterizadas, como por exemplo, a lectina

de Lycopersicum esculentum (tomate), específica para N-acetilgalactosamina, que apresenta

características como especificidade relativa para regiões específicas do trato gastrointestinal,

ausência de citotoxicidade e ainda resistência à digestão. Estas particularidades fazem desta

lectina um atrativo para a entrega de drogas por via oral21.

2. Lipossomas

Os lipossomas podem ser definidos como associações coloidais de lipídeos

anfipáticos (geralmente fosfolipídeos) que se organizam espontaneamente em bicamadas que

contenham um compartimento interno aquoso3,22.

Lipossomas clássicos, primeiramente descritos por Alec Bangham et al.23, são

preparados a partir de fosfolipídeos e colesterol, os quais após hidratação, se auto-associam

para formar uma ou mais bicamadas envolvendo um compartimento aquoso interno.

Lipossomas convencionais podem ser definidos como lipossomas que são tipicamente

compostos somente de fosfolipídeos neutros e/ ou carregados e/ ou colesterol. Eles podem

variar nas suas propriedades físico-químicas, tais como, tamanho, composição lipídica, carga

de superfície, número e fluidez da bicamada fosfolipídica. Os lipossomas podem ser

classificados de acordo com o número de bicamadas e o tamanho: lipossomas unilamelares

pequenos (Small unilamellar vesicles – SUV), com tamanho aproximado entre 20 a 100 nm e

apenas uma bicamada; lipossomas unilamelares grandes (Large unilamellar vesicles - LUV)

maiores que 100 nm, contendo uma bicamada lipídica e lipossomas multilamelares

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41

(Multilamellar vesicles - MLV) com diâmetro maior que 0,5 µm, contendo várias bicamadas

lipídicas3,24.

O uso destes sistemas de liberação de fármacos é viável clinicamente por serem estes

tipicamente feitos de moléculas lipídicas de origem natural, biodegradável, não-tóxica e não-

imunogênica1,25.

Lipídeos com cargas são incorporados a membranas dos lipossomas para prevenir

agregação de vesículas, obtendo assim maior tempo de durabilidade comparada a lipossomas

neutros. A presença de lipídeos carregados promove um aumento na repulsão eletrostática

entre as bicamadas da superfície dos lipossomas, aumentando a estabilidade das partículas

dispersas. Octadecilamina, também conhecida como estearilamina (carga positiva),

fosfatidilserina (negativa), fosfatidilglicerol (negativa) e ácido fosfatídico (carga negativa) são

freqüentemente usados como componentes de membranas lipossomais em torno de 10 a 20

moles % para fornecer carga. O colesterol é também utilizado para compor a bicamada

lipídica com o intuito de reduzir a permeabilidade entre os fosfolipídeos, resultando em

aumento da rigidez de membrana26. Os fármacos hidrofílicos são encapsulados na fase

interna, enquanto fármacos hidrofóbicos podem se associar na bicamada lipídica27.

Vários métodos de preparação de lipossomas foram desenvolvidos, entretanto, os

mais utilizados para conjugação de lectinas na superfície são: evaporação em fase reversa

(REV, Reverse evaporation vesicles,) e hidratação do filme lipídico seguido de sonicação.

Todos os métodos de preparação de lipossomas envolvem algumas etapas semelhantes que

são:

1. Dissolução dos lipídeos em um solvente orgânico, se o fármaco for lipossolúvel será

incorporado nesta fase da preparação;

2. Evaporação do solvente orgânico;

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42

3. Dispersão dos lipídeos secos em uma solução aquosa, se o fármaco for hidrossolúvel

será dissolvido na solução aquosa;

4. Eliminação das substâncias que não foram encapsuladas através de técnicas de

separação, como a filtração em gel, diálise e centrifugação.

Evaporação em fase reversa permite preparar lipossomas LUV com uma grande

cavidade aquosa. Por este procedimento os fosfolipídeos são dissolvidos em um solvente

orgânico, como o éter etílico, éter propílico ou mistura de solventes orgânicos. A fase aquosa

é adicionada à fase orgânica, neste estágio os fosfolipídeos se dirigem para a interface das

duas fases imiscíveis. Após alguns minutos de sonicação forma-se uma emulsão A/O, na qual

os fosfolipídeos se organizam sob a forma de micelas inversas, circulando os compartimentos

aquosos. A eliminação do solvente por evaporação sob pressão reduzida leva a aproximação

dessas micelas inversas, seguida da formação de um gel, nesta etapa, as micelas inversas se

agregam para formar uma estrutura gelificada compacta. Na etapa seguinte, a pressão é

reduzida ainda mais a fim de favorecer a total evaporação dos solventes, promovendo uma

ruptura da fase gel e aproximação das monocamadas para a formação das bicamadas que

compõem os lipossomas. As vesículas assim obtidas são unilamelares. Após esta etapa de

preparação é recomendável remover traços finais dos solventes por diálise ou cromatografia

de coluna28. Esta técnica é utilizada para preparação de lipossomas proteína ou lectina-

conjugada29-32. A vantagem deste método é o volume e a elevada taxa de encapsulação (30-

60%) do fármaco, entretanto, os materiais são expostos a ultrassom e solventes, além das

etapas adicionais de diálise ou de cromatografia33.

A técnica de hidratação do filme lipídico é obtida através de uma solução aquosa

adicionada a um filme fosfolipídico obtido pela evaporação de solventes orgânicos. A

dispersão dos fosfolipídeos é facilitada pela utilização de uma vórtex e pela introdução de

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43

pérolas no balão. O filme fosfolipídico, em contato com a solução aquosa, envolve parte dessa

solução até que se descola das paredes do balão para formar espontaneamente as vesículas.

Este método produz lipossomas (MLV) de diferentes tamanhos22,34. Com a finalidade

de reduzir o diâmetro das vesículas obtidas por este procedimento, a suspensão é submetida à

ação de ultra-sons. A sonicação de MLV leva a obtenção de SUV que se caracteriza por

preparações opticamente claras, as quais consistem de microvesículas de bicamadas

lipídicas35. Esta técnica é utilizada para preparação de lipossomas ou lectina-

conjugada5,7,30,36,37. A vantagem do método de hidratação é a sua facilidade e rapidez,

entretanto, as taxas de encapsulação são baixas (9-27%)33.

A utilização de lipídeos carregados na preparação de lipossomas aumenta a distância

entre as bicamadas. Lipídeos carregados positivamente (estearilamina) ou negativamente

(ácido fosfatídico) influenciaram na estabilidade dos lipossomas contendo Penicilina G

benzatina, resultando em formulações de mais longa durabilidade quando comparada com

lipossomas não carregados. Os resultados reforçaram o conceito de que a presença de lipídeos

carregados promove um aumento na repulsão eletrostática entre as bicamadas, aumentando a

estabilidade das partículas dispersas38.

Os lipossomas tendem a se acumular in vivo e esta propriedade tem sido explorada

na quimioterapia do câncer, terapia antimicrobiana, vacinas, diagnóstico por imagem. Os

resultados têm indicado claramente que alguns lipossomas que encapsularam fármacos e

vacinas exibem superior propriedades farmacológicas em relação a formulações

convencionais39. Avanços no campo dos sistemas de liberação lipossomais têm sido

alcançados com o desenvolvimento de lipossomas Stealth®, ou seja, lipossomas furtivos.

Estes contêm na sua superfície carboidratos hidrofílicos ou polímeros como polietilenoglicol

(PEG), utilizados para evadir do reconhecimento do sistema retículoendotelial (SRE),

primariamente células de Kupfer do fígado e macrófagos do baço. A inclusão de PEG ou

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outros polímeros hidrofílicos aumenta o tempo de meia-vida das vesículas de alguns minutos

(lipossomas clássicos) para várias horas (lipossomas Stealth®) e mudam a farmacocinética

dos lipossomas de dose-dependente para dose-independente40.

Os lipossomas direcionados por moléculas sinalizadoras podem ser divididos em

quatro categorias: lipossomas conjugados a anticorpos ou porções de anticorpos

(imunolipossomas), lipossomas mediados por proteínas ou lectinas (proteolipossomas),

lipossomas conjugados a carboidratos (glicolipídeos, glicoproteínas não-virais e

polissacarídeos) e ainda os lipossomas conjugados a glicoproteínas obtida de vírus, ou seja, os

virossomas41.

3. Métodos de Incorporação de Proteínas a Lipossomas

Historicamente, o primeiro método usado para imobilizar proteínas na superfície de

lipossomas foi adsorção por simples incubação da proteína com lipossomas pré-formados.

Esta metodologia tem alguns pontos negativos: primeiro, a proteína não tem afinidade

específica para a superfície de lipossomas, portanto, a eficácia deste método é baixa; segundo,

a ligação da proteína ao lipossoma através de adsorção não é forte e a proteína pode ser

facilmente retirada da superfície de lipossomas sob condições fisiológicas; e terceiro, a

proximidade da superfície dos lipossomas poderia criar um impedimento estérico para a

ligação das proteínas lipossomais e a molécula alvo42.

Uma variedade de técnicas tem sido desenvolvida para realizar vetorização de

lipossomas a células alvo, no entanto, a pesquisa científica ainda não desenvolveu uma

terapêutica simples e clinicamente viável de vetorização sítio-específica de fármacos na forma

lipossomal. A tecnologia não é sofisticada o bastante, e na ausência de meios mais avançados,

os métodos utilizados para a preparação de lipossomas sítio-específicos são, por enquanto

somente, apropriados para estabelecer o conceito destes sistemas43, mostrando que é viável

continuar os estudos na área de sistemas de liberação controlada lipossomal sítio-específico.

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45

Existem 2 métodos de incorporação de proteínas a lipossomas: 1. Conjugação

covalente e 2. Formação de complexos não-covalentes.

3.1 Conjugação Covalente

Este é o método mais freqüentemente usado na preparação de lipossomas proteína-

conjugada, o qual se refere a reações entre um fosfolipídeo, ou um de seus derivados,

incorporado na bicamada dos lipossomas pré-formados com um grupo funcional da protéica.

Alguns reagentes foram criados com o objetivo de promover ligação de proteínas a

lipossomas, entre eles, os derivados do éster de N-hidroxisuccinimida (NHS). A Figura 1

apresenta o éster NHS. A maioria dos ligantes amino-reativos ou reagentes de modificação

comercialmente disponíveis utilizam ésteres NHS. Reagentes contendo ésteres NHS ou tio-

NHS reagem com grupos nucleófilos com liberação de NHS ou tio-NHS levando o grupo a

formar um produto acilado. Em moléculas protéicas, ésteres reagentes de ligação NHS

associam-se principalmente com α-aminas N-terminal e ε-aminas de cadeias laterais de lisina.

Ésteres NHS são relativamente insolúveis em água e devem ser primeiro dissolvido em

solvente orgânico antes de ser adicionado a soluções aquosas. O NHS é um reagente

bifuncional, uma vez que se presta tanto para ativação de lipídeos, quanto de moléculas

protéicas, ambos contendo grupamento amina. Os derivados do NHS mais utilizados como

agentes de ativação são o butirato de N-succinimidila-4-(p-fenilmaleimido), SMPB;

propionato de N-succinimidila-3-(2-piridioditio), SPDP; maleimidobenzoila-N-

hidroxisucinimida, MBS, e N-succinimidila S-acetiltioacetato (SATA)44.

Modificação de proteínas (peptídeos, anticorpos e lectinas) para conjugação a

lipossomas podem ocorrer através de grupamentos amina. Estes são mais utilizados devido à

sua disponibilidade nas moléculas protéicas. Aminas primárias são abundantes na superfície

hidrofílica de proteínas, sendo a mais reativa a ε-amina da lisina. Grupos sulfidrilas

encontrados nos resíduos cisteínas ou gerados por redução de pontes dissulfetos, podem

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também ser usados para a conjugação de anticorpos e proteínas, além de grupos funcionais

menos reativos, mas são menos indicados devido à instabilidade dos ligantes resultantes e as

dificuldades encontradas com as reações químicas42. As reações seguintes apresentam as

formas de incorporação de grupos sulfidrila em fosfolipídeos que contenham um grupamento

amino disponível (PE-NH2), por exemplo, fosfatidiletanolamina ou seus derivados. As formas

de conjugação de –SH a proteínas, mais especificamente a lectinas, também serão abordados.

3.1.1 Acoplamento de grupos -SH a fosfolipídeos

a) Reação entre o fosfolipídeo com o SPDP, para obtenção do derivado que possui

uma ligação piridil-dissulfeto reativa, o propionato de N-[3-(2-piridioditio)]

fosfatidiletanolamina, PDP-PE45,46,47. A Figura 2 representa a reação de acoplamento.

b) Reação do PE-NH2 com o SMPB, para obtenção de um derivado que contém um

grupo reativo com os tióis, uma maleimida, butirato de N-[4-(p-maleimidofenil)]

fosfatidiletanolamina, MPB-PE47,47,48. A Figura 3 apresenta a reação de acoplamento.

Os conjugados ou derivados lipídicos são adicionados a mistura lipídica durante a

preparação de lipossomas. Quando a molécula ligante é uma proteína, os conjugados PDP-PE

e MPB-PE são incorporados aos lipossomas em proporções que variam de 1 a 5 mol% dos

lipídeos totais. Para moléculas ligantes pequenas, a proporção pode aumentar para até 25

mol%. A partir deste ponto, as vesículas lipossomais possuirão em suas superfícies funções

químicas susceptíveis de reação com moléculas protéicas, formando ligações tióis em meio

aquoso, sob condições brandas, por exemplo, pH 6,5 em ambiente de argônio que são

compatíveis com lipossomas e não desnaturantes para proteínas. Nos PDP-PE, em presença

de ligantes-SH em excesso, ocorre uma substituição no hetero-ditiol, composto pela 2-

tiopiridina, resultando em conjugação de moléculas protéicas para dar origem a uma nova

ponte dissulfeto em pH neutro, reação esta praticamente irreversível. Esta técnica foi usada

para ligação de anticorpos49. Apesar de bem definido, este método é limitado pela labilidade

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por redução de uma ligação dissulfeto in vivo, que pode liberar a proteína acoplada aos

lipossomas, desaparecendo a função de molécula sítio-dirigível47,50.

Este método tem sido usado para conjugar outras porções protéicas ou moléculas

com porções frágeis como as lectinas. Os ligantes aderidos à superfície de lipossomas podem

influenciar na estabilidade das vesículas. O fenômeno depende ao mesmo tempo da natureza

do ligante e do número de moléculas conjugadas por unidade de superfície. Por exemplo, uma

conjugação superior a 2,5 mol% de MPB-PE a lipossomas, após conjugação com certos

anticorpos, aumenta consideravelmente a fuga de moléculas encapsuladas. Isto se deve ao

procedimento de acoplagem sobre a integridade dos lipossomas. Outras vezes o acoplamento

é acompanhado de fenômenos de agregação51. Um derivado fosfolipídico pode ser também

obtido da reação do maleimidobenzoil-N-hidroxisucinimida (MBS) com o

dipalmitoilfosfatidiletanolamina (DPPE) formando o derivado

dipalmitoilfosfatidiletanolamina-maleimidobenzoil-N-hidroxisuccinimida (DPPE-MBS)

como mostrado na Figura 4. Este composto é muito usado para preparação lipossomais sítio-

dirigíveis, principalmente para a conjugação de lectinas na superfície destes sistemas30,36,52.

3.1.2. Acoplamento de grupos –SH a moléculas protéicas

Para adicionar grupos sulfidrila a moléculas protéicas, os reagentes mais utilizados

são o SPDP e o SATA, que reagem através de sua função éster ativa com as aminas das

proteínas.

a). No método de tiolação de moléculas protéicas pelo SPDP para a obtenção de um

derivado proteína-SPDP. Ao final da reação, uma função –SH é liberada por redução da

ligação piridildissulfeto com ditiotreitol (DTT). O excesso do redutor deve ser retirado por

filtração em gel ou por diálise, esta técnica não deve ser aplicada a moléculas com porções

frágeis, por exemplo, lectinas47. A Figura 5 representa a reação de tiolação.

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48

b). Para introduzir funções tióis extrínsecas em proteínas destinadas a se acoplarem a

lipossomas e para evitar a etapa de eliminação do excesso de redutor, o uso do SATA é

indicado29, como mostrado na Figura 6. Esta molécula possui também uma função éster ativo

que reage com grupos aminas das proteínas fornecendo um resíduo tioacetato. A função –SH

é gerada por um excesso de hidroxilamina, liberando o grupo acetato. Existem outros métodos

para tiolação de proteínas como o 2-(S-acetil) mercapto anidrido succínico (SAMSA) ou o 2-

amino-tiolano (reativo de Traut). As condições de modificação das proteínas com o SAMSA

são equivalentes às do SATA, entretanto, requer condições relativamente básicas (pH 9,0) que

não são compatíveis para maioria das proteínas53, principalmente as lectinas. O uso do SATA

oferece várias vantagens sobre SPDP. A mais importante é a eliminação de um agente

redutor, como o ditiotreitol, para desproteger o grupo tiol, pois traços de ditiotreitol interferem

com a reação de acoplamento. A desproteção do SATA é realizada pela hidroxilamina, a qual

promove a redução do grupo acetato para obtenção de um conjugado protéico contendo grupo

sulfidrila. Este método tem uma vantagem sobre SPDP, principalmente no tempo de meia-

vida da sulfidrila livre que é prolongado. Uma outra vantagem do SATA é a formação de um

único produto, enquanto o SAMSA pode formar ligação amida com outra função, uma

carboxila, levando a formação de mais de um produto, dificultando desta forma a

caracterização do produto54.

Duas estratégias para a preparação de lipossomas sítio-específicos diferem

dependendo de quando a proteína será conjugada aos lipossomas. A primeira estratégia

envolve a conjugação de uma proteína a fosfolipídeos antes da formação dos lipossomas. A

proteína-lipídeo conjugada é então adicionada à mistura lipídica que consiste de micelas e

detergente55, como descrito na técnica de REV. A Esta técnica fornece taxa de encapsulação

de 85-90%56, entretanto, quando utilizada para preparar lipossomas proteína-conjugada, não

há controle sobre a orientação das proteínas na monocamada interna ou externa dos

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49

lipossomas43. A segunda estratégia envolve o ataque de proteínas ou de lectinas contendo

grupos sulfidrilas a derivados fosfolipídeos presentes na bicamada de lipossomas pré-

formados29. A vantagem do acoplamento de ligantes a lipossomas pré-formados está baseada

no fato de que estes lipossomas apresentam homogênea distribuição de tamanho de partículas,

além do que, os lipossomas pré-formados apresentam excelentes taxas de encapsulação de

agentes terapêuticos57,58.

3.2. Formação de complexos não-covalentes

Na técnica de formação de complexos não-covalentes, as moléculas protéicas são

ligadas quimicamente aos lipídeos através de um ataque nucleofílico da amina das proteínas

aos grupos carbonila das moléculas hidrofóbicas tais como: ácidos graxos, colesterol, ou

fosfolipídeos (Figura 7). Os produtos destas reações são adicionados aos lipídeos que farão

parte da preparação dos lipossomas. Uma vantagem primária deste método de ancoragem

hidrofóbica é a de permitir que vários tipos de ligantes sítios-específicos possam ser

incorporados em uma mesma vesícula, além de evitar a exposição dos lipossomas e de seus

conteúdos às reações químicas. Uma outra vantagem da complexação não-covalente é a

mínima redução da afinidade dos conjugados protéicos acoplados, isto não se repete na

técnica de conjugação covalente, que freqüentemente reduz a afinidade das proteínas

modificadas, como lectinas, anteriormente abordado. Um inconveniente é notado quando se

quer inserir o fosfolipídeo-proteína na bicamada de lipossomas pré-formados, na qual

acontece uma perda inevitável do conteúdo encapsulado nos lipossomas durante a etapa de

inserção dos ligantes hidrofóbicos47. Contudo, testes revelaram que ligações não-covalentes

são estáveis in vitro50 e in vivo59. Estes métodos são aplicados a proteínas não-específicas e

anticorpos monoclonais43. Exemplos destas proteínas incluem a avidina, estreptavidina e a

proteína A do gênero Staphylococcus. Uma outra âncora hidrofóbica foi descrita, esta utiliza

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50

N-glutaril fosfatidiletanolamina (N-glu-PE) a partir da reação do ácido glutárico com

fosfatidiletanolamina usando como exemplo a proteína α-quimiotripsina32,60,61.

4. Aplicações de lipossomas lectina-conjugada

A capacidade das lectinas de se ligarem a açucares específicos de superfície de

membranas tem sido utilizada para direcionar fármacos encapsulados em lipossomas. As

lectinas mais extensivamente utilizadas são a aglutinina de germe de trigo, específica para

ácido N-acetilneuramínico31,36,62,63 e a Con A7,30,37,64 a qual têm especificidade para resíduos

os glicose e manose. O método mais moderno de acoplamento de lectina a lipossomas pré-

formados utiliza o conjugado DPPE-MBS incorporado durante a preparação dos lipossomas e

posterior reação com um derivado da lectina tiolada pelo SATA e deacilação5,30,36,52. Embora

outros métodos tenham sido utilizados para o acoplamento de lectina a lipossomas51, a

utilização do DPPE-MBS foi o método que apresentou uma relação linear entre a massa da

lectina por mol de lipídeo lipossomal e mol% de DPPE-MBS em lipossomas30,31. Lipossomas

conjugado a Con A contendo metronidazol foi testado in vitro após preparação a partir do

acoplamento por indução de interação de cargas opostas entre a Con A e os lipídeos da

bicamada, onde o comportamento zwitteriônico da Con A foi explorado37.

Bendas et al.32 planejaram um sistema modelo baseado em lipossomas para a

simulação de adesão celular induzido por lectinas, onde a Con A foi usada como modelo. Os

lipossomas deste modelo foram capazes de simular a adesão mediada por lectina a células em

fluxo contínuo e uma vez feita à adesão, os lipossomas ligaram-se irreversivelmente às

membranas celulares.

Lectinas conjugadas a liposssomas foram utilizadas para entrega de bactericida

contra Streptococcus mutans e S. oralis da cavidade oral como método para melhorar a

higiene bucal5. Con A conjugada a lipossomas tem sido efetiva na entrega de Triclosan, um

bactericida incorporado a biofilmes de bactéria da flora oral7. Lipossomas lectina-conjugada

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51

tem sido considerado um potencial sistema de entrega de drogas para controle da placa

dentária e gengivites65,66. Um método de entrega pulmonar de lipossomas lectinizados (130-

170 nm de diâmetro) com as lectinas Con A, WGA e aglutinina de soja, testados em células

alveolar tipo II, células A549 mostrou que, a ligação dos lipossomas conjugados a lectinas às

células foi de 6 a 11 vezes mais eficientes do que para lipossomas não-conjugados. A ligação

não foi afetada pelo surfactante sintético e não apresentou efeito tóxico decorrente da

presença de lectinas livres ou de lipossomas lectinizados. Em incubação com células de

cultura primária do epitélio alveolar, no qual exibe função de barreira, lipossomas-WGA não

somente ligou-se ao epitélio, como também foram captados por estas células67.

Lipossomas lectina-conjugada estão sendo testados in vitro7, outros como os

lipossomas proteína-conjugada, encontra-se em fase de testes em animais68. Contudo, os

imunolipossomas já estão sendo testados em humanos para comprovação da eficácia

terapêutica69.

5. Implicações farmacêuticas de lipossomas proteína-conjugada

A imunogenicidade causada por porções reativas presentes na superfície de

liposomas tem sido um problema. Repetidas administrações de lipossomas conjugados a

anticorpos têm ressaltado a resposta imune contra os anticorpos conjugados, resultando em

significante redução no tempo de permanência dos lipossomas sítio-específicos no sangue70 e

a resposta imune foi dirigida a anticorpos de superfície. Estudos com SPDP e SMPB

apresentaram exacerbada resposta imune, independente da extensão do tamanho dos

conjugados71. Acredita-se que a imunogenicidade também possa ser influenciada por fatores

relacionados aos lipossomas tais como: tamanho da vesícula, carga de superfície ou que possa

estar associada com o agente terapêutico encapsulado72. Tem sido demonstrado que a

eliminação plasmática aumenta depois de repetidas administrações de lipossomas contendo

ovalbumina de superfície. Contudo, quando estes lipossomas encapsulavam o antineoplásico

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52

doxorrubicina, não ocorria eliminação deste lipossomas do plasma sanguíneo. Este resultado

foi atribuído à inibição da produção de anticorpos contra a ovoalbumina73. Experimento

similar comprovou que baixas doses de doxorrubicina encapsuladas em lipossomas albumina-

conjugada evitavam a resposta imune contra a proteína de superfície lipossomal. Esta

supressão da resposta imune poderia ser útil para administrações repetidas de

proteolipossomas onde múltiplas doses são requeridas68.

6. Perspectivas

Na era pós-genômica podemos prever uma quimioterapia sob medida para doenças

específicas dos pacientes. Lipossomas sítio-específico poderiam ser produzidos a partir de

ligantes e drogas selecionadas de uma biblioteca baseada em receptor e sensibilidade do

tumor, para a preparação de lipossomas sítio-dirigíveis seletivos para determinado paciente,

possibilidade esta, dada pelo número de ligantes e fármacos que estariam disponíveis.

Entretanto, isto é impraticável para fabricação em escala industrial por técnicas de

acoplamento hoje praticadas. A combinação de métodos que permitam uma variedade de

lipossomas-alvo para ser produzidos por inserção de ligantes em lipossomas pré-formados é

uma estratégia atrativa e justifica o motivo de contínuas investigações41.

No momento, o conhecimento científico a respeito de lectinas conjugadas a

superfície de lipossomas para entrega sítio-específica de fármacos, está baseado nas

modificações de fosfolipídeo e lectina, através de ligantes reativos, e ainda encontra-se em

fase de testes, apesar de sua eficácia como molécula de reconhecimento já ter sido

comprovada. Ao contrário de lipossomas convencionais que já estão bem estabelecidos e

sendo comercializado para tratamento de várias doenças. O desenvolvimento de fármacos

sítio-específicos via lectina depende de como estes conhecimentos adquiridos serão

aprimorados, somando-se a descoberta de novas substâncias para uso terapêutico, além de

melhoramento de fármacos clinicamente já utilizados. No entanto, a criação de agentes

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53

ligantes de superfície também pode vir a contribuir para o desenvolvimento na área de

lipossomas lectinizados.

Para que as moléculas sinalizadoras sejam usadas com sucesso na superfície de

lipossomas para a terapia do câncer, por exemplo, estes sistemas devem permanecer por mais

tempo na circulação sanguínea para permitir maior acesso ao sítio tumoral44. Como a

citotoxicidade de lectinas de plantas varia consideravelmente, cuidados concernentes a tais

citotoxicidades e imunogênicidades requerem rigorosos testes antes de sua utilização para

preparação de fármacos sítio-específicos21. Embora os resultados in vitro sejam

encorajadores, principalmente na entrega de bactericidas como potencial sistema de entrega

de drogas para controle da placa dentária e gengivites, a aplicação intravenosa está limitada

pela retenção ao nível de sistema retículo-endotelial.

AGRADECIMENTOS

Ao Conselho Nacional para o Desenvolvimento Tecnológico e Científico Brasileiro

pela bolsa de doutoramento à H. M. L. Rolim-Santos. Os autores são gratos também ao

Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT) e Rede Brasileira de Nanobiotecnologia -

Nanobiotec.

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Agente de ativação N-hidroxissuccinimida (NHS).

Figura 2: Reação de acoplamento entre um fosfolipídeo e o SPDP para obtenção do derivado

fosfolipídico PDP-PE.

Figura 3: Reação de acoplamento entre um fosfolipídeo e o SMPB para obtenção do derivado

fosfolipídico MPB-PE.

Figura 4: Reação de acoplamento entre o fosfolipídeo e o MBS para obtenção do derivado

fosfolipídico PE-MBS.

Figura 5: Incorporação de um grupamento tiol em uma proteína através de reação com o

SPDP. O DTT promove a redução para obtenção de uma proteína tiolada.

Figura 6: Incorporação de um grupamento tiol em uma molécula protéica, através de reação

com o SATA. A hidroxilamina é utilizada para reduzir o grupo acetato.

Figura 7: Reação de complexação entre proteínas e derivados de ácidos graxos: anidridos,

cloretos de acila ou ésteres ativados.

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Figura 1

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Figura 2

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Figura 3.

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Figura 4

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Figura 5

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Figura 6

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Figura 7

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CAPÍTULO II

Cytotoxicity of doxorubicin-loaded Con A-liposomes

Trabalho submetido à revista “Drug Development Research”

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Cytotoxicity of doxorubicin-loaded Con A-liposomes

1Hercília Maria Lins Rolim Santos, 1Fernando Brederodes de Queiroz, 1Rosa Maria

Souto Maior, 2Silene Carneiro do Nascimento, 3Nereide Stela Santos Magalhães1*

1Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), Laboratório de Imunopatologia Keizo-Asami

(LIKA); 2Departamento de Química Fundamental, Laboratório de Síntese de Novos Materiais

Orgânicos - UFPE; 3Departamento de Antibióticos, Setor de Cultura de Células - UFPE

* Correspondence to:

Dr. Nereide Stela Santos Magalhães

Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)

Laboratório de Imunopatologia Keizo-Asami (LIKA)

Av. Prof. Moraes Rego, 1235, Cidade Universitária.

50670-901, Recife-PE, Brasil.

Tel: +55-81-2126 8587

Fax: +55-81-2126 8485

E-mail: [email protected]

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ABSTRACT

The present study investigates the potential of Concanavalin A lectin (Con A)

conjugated to liposomes (Con A-liposomes) for doxorubicin targeting (DOX) to cells. The

physicochemical properties and the cytotoxicity of DOX-loaded Con A-liposomes were

evaluated. DOX-loaded Con A-liposomes were prepared by incubation of DOX-loaded

liposomes with a Con A-SATA derivative. Lectin biological activity was monitored before

and after conjugation by hemagglutinating assay. The cytotoxicity of DOX-loaded Con A-

liposomes was evaluated in terms of the inhibition of lung carcinoma (NCI-H299) and larynx

epidermoid carcinoma (HEp-2) cells proliferation using the MTT method. The affinity of

lectinized liposomes for these cells was thus assessed by evaluating the cytotoxic effect of the

DOX released into cells. Stable DOX-loaded Con A-liposomes were obtained and their high

affinity for cells was corroboracted. Results were compared with the treatment of cells with

free DOX in solution. The encapsulation of DOX into Con A-liposomes promoted an

inhibition of roughly 70% of the HEp-2 cell proliferation and 50% of cell inhibition was

verified on HCI-H292. DOX in solution was able to inhibit only 20% of cell proliferation for

both cell lines. Unloaded Con A-liposomes do not present any cytotoxicity. The encapsulation

of DOX into Con A-liposomes leads to an improvement on the drug penetration into the cells

enhancing thereby its cytotoxicity, especially in HEp-2 cells.

Keywords: Con A-liposomes, doxorubicn, cytotoxicity, lectin, NCI-H292 cells, HEp-2 cells

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INTRODUCTION

Lectins are carbohydrate-binding glycoproteins, which are involved in cellular

process such as adhesion, differentiation and cell-recognition [Sharon, 1993]. Based on their

physicochemical and biological properties, lectins can be used as signaling molecules at the

surface of liposomes [Jones et al., 1993] and nanoparticles [Rodrigues et al., 2003] intended

to drug targeting.

Liposomes with chemical modified surface provided by the introduction of site-

directing molecules such as peptides, antibodies, proteins or lectins can be used for drug

targeting. Purposes the effectiveness of liposomes in drug delivery is greatest at low drug

concentration, especially in the case where free anticancer drugs are not effective to inhibit

the cell growth in equivalent concentrations. Moreover, the use of liposomes is particularly

advantageous when the reduction of drug toxic effects is required [Jones, 2005].

The potential of liposomal drug carriers based on carbohydrate-mediated recognition

are reported in the literature. One of the most relevant techniques that exploit the

carbohydrate-lectin recognition concept is the coating of the surface of liposomes with lectin

to engineer proteoliposomes, which should retain the specificity and affinity of the

immobilized lectin towards its specific sugar on the cellular surface.

Nowadays, a renewed interest has been established in the study of the conjugation of

proteins to the surface of drug delivery systems as a potential strategy for drug targeting. As a

consequence, the conjugation of antibodies or other proteic ligands to liposomes has long

been proposed for improving cell recognition and site-specific drug delivery. Furthermore,

plant lectins also received attention as a means for targeting drug-loaded liposomes to specific

carbohydrate receptors on biosurfaces [Lehr, 2000, Liautard et al., 1985]. In the last decades,

different antimicrobial agents have been encapsulated into lectin-conjugated liposomes such

as metronidazole, triclosam, vancomycin and benzylpenicilin [Vyas et al., 2001].

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Different lectinized liposomes have been proposed and theirs specificities were

investigated in vitro on chicken erythrocytes and mouse spleen cells [Carpenter-Green and

Huang, 1983], as HeLa cells [Liautard et al., 1985], and mouse fibroblasts [Bogdanov et al.,

1989). The binding of lectin-mediated liposomes to HeLa cells was evidenced at 1:100 cell-

liposome ratio [Liautard et al., 1985].

Recently, the fifth generation of liposomes was proposed as a combination of stealth

(pegylated) and immunoliposomes formulations for targeting of anticancer agents [Lu et al.,

2004]. More recently, a new pegylated liposomal formulation containing doxorubicin was

offered as tumor-targeted liposomes with the mAb 2C5 antibody as a surface modifier for

improving tumor cell recognition and drug cytotoxicity [Lukyanov et al., 2004].

The antitumor effect of doxorubicin encapsulated into immunoliposomes coated with

monoclonal antibody GA4 was evaluated in colorectal cancer xenografts. A significantly

higher antitumor activity was obtained in terms of the tumor growth inhibition as compared to

free DOX [Hamaguchi et al., 2004].

In this challenger scenario, the aim of the present study is the design and

characterization of a new strategy for using lectin to prepare Con A-conjugated liposomes

containing doxorubicin as a model for targeting anticancer agents. Emphasis was placed on

preserving biological activity of the lectin after its conjugation to liposomes. In order to

ensure the cellular uptake of DOX and improve its cytotoxicity, the specificity of DOX-

loaded Con A-liposomes was evaluated in vitro on NCI-H292 and HEp-2 cells.

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72

MATERIALS AND METHODS

Materials

Soybean phosphatydilcholine (PC), cholesterol (CH), stearylamine (SA), DL-α-

phosphatidylethanolamine dipalmitoyl (DPPE), maleimidobenzoyl-N-hydroxysuccinimide

ester (MBS), S-acetylthioglycolic acid N-hydroxysuccinimide ester (SATA), concanavalin A

(Con A), doxorubicin, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and N,N-dimethylformamide

(DMF) were purchased from Sigma-Aldrich (Saint Louis, USA). Others reagents were of

analytical grade and the aqueous solutions were made with double filtered water.

Methods

Phospholipid and lectin derivatization

The phospholipid derivative DDPE-MBS was synthesized according to Francis and

collaborators [1992] to be further linked to Con A. DPPE-MBS was identified by 1HRMN

spectroscopy (Varian Unity Plus) at 300 MHz in deuterated chloroform (CDCl3) using the

software CS ChemiDraw Ultra (Cambridge Soft Co, USA). The phospholipid derivative

was stored in a chloroform/methanol 9:1 v/v solution at 4°C until usage. Con A was

conjugated to SATA using a modified previously reported technique (Francis et al., 1992).

Briefly, 10 µl of a dimethylformamyde solution of SATA (10 mg/50 µl) was added to 2.5 ml

of a 50 mM phosphate buffer solution (pH 7.5) of Con A (4mg/ml) containing 1 mM EDTA.

The mixture was submitted to moderate stirring for 20 min. The Con A-SATA derivative was

purified by gel filtration using a Sephadex G-50 column (20 cm x 1.5 cm). 2 ml fractions were

recovered and spectrophotometrically analyzed at 280 nm. The protein content was assessed

by the modified Peterson-Lowry method [Peterson, 1977].

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Following characterization ConA-SATA derivative (2 ml) was submitted to

deacetylation by hydroxylamine 0.1M (200 µl). The mixture was incubated for 1h at room

temperature under moderated stirring and stored at 4°C until usage.

Preparation of Con A-conjugated liposomes

In a first step, DOX-loaded liposomes were prepared using the lipidic thin-film

formation method followed by sonication [Anselem et al., 1993]. A mixture of soybean

phosphatidylcholine, cholesterol and stearylamine (55:20:10 molar ratio), and DPPE-MBS

(15 mol%) was dissolved in a chloroform/methanol (3:1) mixture. The solvent was then

evaporated to form a thin lipidic film. This film was redispersed with 10 ml of pH 7.4 buffer

phosphate solution containing doxorubicin at 1mg/ml concentration, obtaining a liposomal

suspension of 40 µM lipid/10 µl buffer solution (DOX-loaded liposomes). The mixture was

maintained under stirring for 15 minutes and then sonicated in an ice bath at 4°C using a

sonifier (TT13 Brason) operating under pulsated cycles (50 cycles/sec) at 50 W and 60 MHz

for 300 sec. Following, Con A-liposomes containing DOX were obtained by incubation of

DOX-loaded liposomes (1 ml/5.35 mg DPPE-MBS) with deacetylated Con A-SATA at 1:1

weight ratio under moderated magnetic stirring at room temperature for 2 h. Con A-

liposomes loading DOX were separated from unreacted DOX-loaded liposomes using a

sepharose 4B column (20 cm x 1.5 cm). Finally, purified Con A-liposomes containing

doxorubicin (DOX-loaded-Con A liposomes) was lyophilized after freezing at -80°C.

Lyophilizer (EZ-Dryer, FST Systems, New York) operated at 200 mBar for 16h.

Characterization of DOX-loaded Con A-liposomes

The analysis of size diameter and zeta potential (ξ) of liposomes was carried out

using a Zeta-sizer (Nano ZS90, Malvern). The measurements were performed after

redispersion of lyophilized DOX-loaded-Con A liposomes in deionized water.

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The content of DOX encapsulated into liposomes was evaluated by using an UV

spectrophotometer (Ultrospec® 3000 pro, Amersham-Pharmacia Biotech, Foster, California).

Liposomes (100 µl) were diluted in 1:1 chloroform/methanol mixture (4.9 ml) and submitted

to sonication for 3 min. Samples were then filtered and read at 233 nm. Calibration curve was

prepared using DOX standard solutions in a concentration range from 1 to 40 µg/ml.

The DOX encapsulation ratio in liposomes was determined using the ultrafiltration

by centrifugation technique [Guterres et al., 1995]. A sample of DOX-loaded Con A-

liposomes (500 µl) was placed in a Ultrafree unit (Millipore, USA) and submitted to

centrifugation at 8776 g for 1 h at 4°C. The filtrate was diluted with deionized water (5ml)

and read at 233 nm. The encapsulation efficiency (%) was then calculated by the difference

between the total DOX content in liposomes and the DOX concentration in the filtrate, which

corresponds to the non-encapsulated drug.

DOX-loaded Con A-liposomes were submitted to both accelerated and long-term

stability testing [Santos-Magalhães et al., 1991]. Samples of liposomes were submitted to

centrifugation (3,000 rpm/min for 1 h), mechanical stress (180 strokes/min for 48 h/ 30°C)

and freeze-thawing cycles (16 h at -18°C and 8 h at 25°C). DOX-loaded Con A-liposomes

were stored at 4°C and physicochemical parameters such as macroscopic and microscopic

aspects, pH and drug content were determined.

The hemagglutinating activity of the conjugated lectin (ConA-SATA) was evaluated

using rabbit erythrocytes treated with glutaraldheyde at room temperature [Paiva et al., 2003].

Sample of DOX-loaded Con A-liposomes (50 µl) was serially diluted twofold in 0.15 M

NaCl, in microtitre wells. Then 50 µl of rabbit erythrocyte suspension (4% v/v in 0.15 M

NaCl) previously treated with glutaraldehyde (1%) was added and incubated for 1 h at room

temperature. The end-point titre of an agglutinin is defined as the lowest agglutinin

concentration, which caused cloudy sediments of cells and is scored as positive agglutinating.

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75

This assignment was also confirmed by microscopic observation of the cells. The

hemagglutinating titre was expressed as the reciprocal of the higher dilution that presented

detectable hemagglutinating reaction.

Cytotoxicity

The cytotoxicity of DOX-loaded Con A-liposomes was performed on HEp-2 and

NCI-H292 cells cultured in MEM. The cell viability was evaluated using the exclusion of

Trypan blue technique. Cell suspensions were then diluted to 105 cells/ml and aliquots of 220

µl of this suspension were seeded on 96-well plates and incubated for 24 hours. After this

time, the cells were treated with DOX solution or DOX-loaded Con A-liposomes, at

concentrations ranging from 0.63 to 5 µg/ml and reincubated for 72 hours. Unloaded Con A-

liposomes were adopted as a negative control. After treatment, the cell viability was

determined using the MTT method [Alley et al., 1988]. The cytotoxicity was expressed by the

concentration that causes an 50% inhibition of cell proliferation (IC50).

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76

RESULTS AND DISCUSSION

Phospholipid and lectin derivatization

DPPE-MBS phospholipid derivative was successfully obtained as inferred from the

1HNMR spectrum (Fig. 1). Proton characteristic signals of MBS and DPPE appear at 0.86 (a),

1.18 (b), 1.23 (c), 1.57 (d), 2.28 (e), 3.39 (i), 3.62 (h), 3.97 (j), 4.12 (f), 4.34 (g), 5.20 (l), 6.26

(m), 6.91 (r), 7.39 (n), 7.71 (p), 8.16 (o), and 8.59 (q) ppm. The signal of protons of the

succinimide group of the free MBS, situated at 2.73 ppm, is not present in the spectrum,

confirming that MBS has been covalently linked to DPPE.

Con A-SATA derivative was separated from unreacted Con A by gel filtration

chromatography and the peaks are shown in Fig. 2. The material collected from the first peak

presented an hemagglutinating of 64-1 and a protein content of aproximately 1 mg/ml

confirming the conjugation of Con A to SATA. The second peak, which is attributed to the

unreacted Con A, had a protein concentration of aproximately 0.5 mg/ml and a slight

hemagglutinating activity of 2-1.

The fractions of unreacted Con A and the Con A-SATA conjugate was analysed by

infrared spectroscopy (data not showed). The spectrum of Con A shows a wide band at 3,250

cm-1, which is maintained in the spectrum of Con A-SATA derivative at 3,500 cm-1. The band

comprised between 3,000 and 3,500 cm-1 presented the same profile in both spectra of Con A

and Con A-SATA conjugate. SATA spectrum shows a band from 3,800 to 4,000 cm-1 that is

preserved in the spectrum of Con A-SATA derivative. Data suggested thus the occurrence of

the Con A-SATA reaction. Despite IR spectroscopy was unable to detect a characteristic

specific signal for the covalent binding between SATA and Con A, the data ensemble with

protein analysis and determination of hemagglutinating activity of fractions from gel filtration

chromatography strongly suggest that the reaction Con A-SATA occurred.

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Among the techniques used to produce proteoliposomes that proposed by Duncan

and colleagues [1983], this one present advantages such as the introduction of exogenous

sulphydryl groups in protein molecules using SATA. Also, another advantage is that SATA

avoid the additional use of a reducing agent such as dithiothreitol, which can lead to residues

that interfere in the coupling reaction during proteoliposomes formation. Other advantages of

the use of SATA as coupling agent can be point out. For example, the protein electrostatic

charge is less disturbed; just one derivative formed; and the modified protein preserves at

least in part its activity [Derksen and Scherphof, 1985]. Therefore, SATA is still in use for the

conjugation of enzymes, antibodies, peptides, hormones and lectins for producing

proteoliposomes [Jones et al., 2005].

In the present study, the yielding of the derivatization reaction of Con A was low.

The determination of protein content revealed that 25% of Con A was conjugated to SATA.

DOX-loaded Con A-liposomes

DOX-loaded Con A-liposomes were prepared from incubation of the DOX-loaded

liposomes (15 mol% of DPPE-MBS) with Con A-SATA derivative. The elution profile of

purification of Con A-liposomes is shown in Fig. 3 and corresponds to the first peak. A

hemagglutinating activity of 8-1 for the first peak was determined, confirming the presence of

Con A-liposomes. No hemagglutinating activity was verified and protein was not detectable

in the fraction of the second peak.

According to Francis and collaborators [1992] the extent of the conjugation of

thiolated proteins to liposomes increases with the augmentation of the presence of reactive

lipid (DPPE-MBS, mol%) in liposomes. As reported, quantities of DPPE-MBS higher than 27

mol% produced lectin agglutinating and avoid the coupling of WGA lectin to liposomes, as

well as make difficult the separation of lectin-conjugated liposomes from unconjugated

liposomes by using gel filtration chromatography [Hutchinson and Jones, 1988; Hutchinson et

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al., 1989]. However, the extent of the lectin conjugation is not only dependent on the quantity

of the reactive lipid (mol %), but is also related to the properties of the lectin to be conjugated

[Liautard et al., 1985; Hutchinson et al., 1989]. In previous experiments the conjugation of

Con A lectin was higher than the coupling of WGA lectin to DPPE-MBS liposomes. This can

be explained by the fact that Con A presents more reactive lysine residues (24 residues per

dimer) for thioalkylation than WGA (only 11 residues per dimer) [Liautard et al., 1985,

Francis et al., 1992]. Based on these findings, in the present study, Con A was chosen to be

conjugated to DOX-loaded liposomes.

The free Con A showed a hemagglutinating activity of 512-1, and, after conjugation

with DOX-liposomes, it presents a very low hemagglutinating activity (8-1). However, our

results are in agreement with those reported by Carpenter-Green and Huang [1983] for WGA-

conjugated liposomes, which had a worse activity to agglutinate the rabbit red cells,

approximately eight fold less than activity (from 1.25 to 0.16 µg/ml) after conjugation.

Characterization of DOX-loaded Con A-liposomes

DOX-loaded liposomes prepared with DPPE-MBS (15 mol %) presented as a

colloidal reddish transparent suspension. DOX content in DOX-loaded liposomes was 96%

(960 µg/ml) with an encapsulation ratio of 99.9%. DOX-loaded Con A-liposomes were

separated from unconjugated DOX-loaded liposomes using gel filtration chromatography as

shown in Fig. 3. A DOX content of 129.5 µg/ml was determined for DOX-loaded Con A-

liposomes (Fig 3, first peak), and the DOX content in unreacted DOX-loaded liposomes

(second peak) was 50.4 µg/ml.

A mean size diameter of 172.6 ± 12.7 nm was determined for DOX-loaded Con A-

liposomes, while a size diameter of 142.7 ± 52 nm was verified for DOX-loaded liposomes.

However, an increase in the size of vesicles was detected after redispersion of the lyophilized

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DOX-loaded Con A-liposomes diameter (349 ± 74 nm). Liophylized DOX-loaded Con A-

liposomes showed a small increase in size (on average 12.9%) over six months of storage,

which most probably arises from vesicle aggregation during redispersion [Francis et al.,

1992].

The zeta potential to DOX-loaded Con A-liposomes was –77 ± 7.6 mV, while DOX-

loaded liposomes showed – 8.50 ± 1.3 mV and the Con A in buffer solution had a zeta

potential of -11 mV (pH 7.4). From these results, it is clear that DOX-loaded Con A-

liposomes were more surface negative charged than DOX-loaded liposomes, indicating that

Con A molecules were place at the surface of the liposomes inducing remarkable reducion on

zeta potential.

In general, the charge of DOX-loaded liposomes prepared with 10 mol% of

stearylamine was reduced after conjugation with Con A, resulting in a much more negative

zeta potential. These results suggest the binding of Con A at the surface of liposomes.

Lectin-conjugated liposomes present variable size diameter, which is tightly

dependent on the type of lectin and lipids, and the method of preparation of liposomes.

Thioacetyl-γ globulin-conjugated liposomes prepared by extrusion using SATA as sulphydryl

group donor present a higher size diameter (240 nm) in comparison with unconjugated

liposomes (65 nm) [Derken et al., 1983], while the unconjugated liposomes formed from

DPPE-MBS had a size of 200 nm. No significant increase of size vesicles was observed for

Con A-conjugated liposomes prepared by sonication that has a size diameter of 300 nm

[Francis and Jones, 1990, Francis et al., 1992, Jones et al., 1993]. On the contrary,

proteoliposomes prepared with antibody fragments or other small molecules as interleukin-2

presented a reduced size (46-60 nm) in comparison with lectin-conjugated liposomes

[Koningsberg et al., 1998].

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80

Cytotoxicity of DOX-loaded Con A-liposomes

The cytotoxicity (IC50) of DOX-loaded Con A-liposomes was 1.25 µg/ml, whereas

free DOX presented an IC50 of 5 µg/ml on NCI-H292 cells (Fig. 4a). A pronounced

cytotoxicity was found out for DOX-loaded Con A-liposomes on HEp-2 cells with a 70% cell

proliferation inhibition, regardless the drug concentration (Fig. 4b). In contrast, free DOX

caused a low cytotoxicity on HEp-2 cells and only a 20% cell proliferation inhibition was

observed for all drug concentrations. Unloaded Con A-liposomes have no cytotoxic effect on

both cell lines. Based on these findings, DOX-loaded Con A-liposomes can be assumed to be

more toxic against NCI-H292 and HEp-2 cells than free DOX after 72h treatment, and a high

sensibility was detected on HEp-2 cells. The use of Con A-conjugated liposomes as a vehicle

for doxorubicin improved the drug penetration into the cells and, as consequence, enhanced

its cytotoxicity.

As well known, the cytotoxicity of drugs is strongly dependent on the type of treated

cell, time of contact, as well as the vehicle of the drug. In the case of doxorubicin, its

cytotoxic activity is variable with the vehicle used to target it to cells as shown in Table 1.

Regarding the kind of cells used in the experiments, our results are comparable with

those reported by Moreira and Gaspar [2004] for DOX-loaded into antagonist G-targeted

liposomes incubated with a human variant of a small cell lung cancer (NCI-H82). An IC50 of

5.7 ± 3.7 µM (3.5 µg/ml approximately) was detected for the cell treatment with targeted-

liposomes, whereas an IC50 of 200 µM (11.6 µg/ml) was observed for conventional

liposomes. Our system with Con A conjugated at the surface of liposomes was five times

more efficient than antagonist G-targeted liposomes against cell proliferation.

Regarding the signaling molecule at the surface of liposomes, pegylated

proteoliposomes containing doxorubicin were more cytotoxic on LLC and BT-20 cells when

the targeting was performed using peptide instead of immunoglobulin [Lukyanov et al.,

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2004]. In fact, 2C5-targeted Doxil® caused a higher cytotoxicity (IC50= 15-20 µg/ml) than

IgG-Doxil® (IC50= 100-128 µg/ml).

The cytotoxicity of DOX encapsulated into standard and pegylated liposomes was

evaluated on human ovarian tumor cells (OV-1063) [Harowitz et al., 1992]. It was recognized

that the IC50 of DOX-loaded into pegylated liposomes (0.0978 µg/ml) have the same order of

magnitude as free DOX (0.103 µg/ml) or DOX-loaded conventional liposomes (0.163 µg/ml).

On the contrary to other cells, OV-1063 cells had shown to be quite sensitivity to doxorubicin

and the vehicle seems not to play a role on its cytotoxicity, presenting an IC50 about ten times

lesser than that found in the present study.

Due to the fact that Con A lectin exhibit a specific binding to mannose and glucose

residues, presented in glycoproteins of the cell membranes, a tightly interaction of ConA-

liposomes with HEp-2 cells may occur and, as a consequence, a change on the cell membrane

arrangement is accomplished. In this way, it is reasonable to conjecture the opening of gated

ionophore channels leading to the drug penetration into the cells. This argument could

account for the twelve fold enhancement on the cytotoxicity of DOX-loaded Con A-

liposomes in comparison with the 2C5-targeted Doxil®.

The presence of polyethylene glycol on the surface of liposomes seems to play an

important role on the cytotoxicity of doxorubicin. However, in general, the presence of a

signaling molecule (peptide, protein or lectin) at the surface of liposomes is crucial for

improving the cytotoxic effect of doxorubicin.

In conclusion, DOX-loaded Con A-liposomes were obtained and the hemagglutinating

activity of Con A was to some extent conserved after conjugation to the surface of liposomes.

Despite the partial loss of lectin activity after derivatization, the encapsulation of doxorubicin

into Con A-liposomes leads to an increase on the drug penetration into the cells, thereby

enhancing 2C5-targeted Doxil® cytotoxicity.

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82

ACKNOWLEDGEMENTS

HMLRS wishes to thank the Brazilian Council for Scientific and Technological

Development (CNPq) for a PhD scholarship. The other authors thank the Brazilian Ministry

of Science and Technology (CNPq) for research grants (Brazilian Nanobiotechnology

Network- Nanobiotec).

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86

FIGURE LEGENDS

Figure 1: 1HMNR spectrum of DPPE-MBS derivative obtained at 300 MHz in CDCl3.

(Insert: Chemical structure of DPPE-MBS with attribution of signals in ppm in the

spectrum).

Figure 2: Elution profile of Con A-SATA product (first peak) and unreacted Con A (second

peak) on sephadex G 50 columm.

Figure 3: Elution profile of separation of DOX-loaded Con A-liposomes (A) from unreacted

DOX-loaded liposomes (B) on sepharose 4 B.

Figure 4: Cytotoxicity of DOX-loaded Con A-liposomes (�) on NCI-H292 (a) and HEp-2 (b)

cells after 72 h of treatment in comparison with free DOX in solution (�). Unloaded Con A-

liposomes (�) were used as control.

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87

Figure 1

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88

0 10 20 30 40 50

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0Con ACon A-SATA

Abs

orba

nce

(280

nm

)

Fractions

Figure 2

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89

0 10 20 30 40 50 60

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

B

A

Abs

orba

nce

(233

nm)

Fractions

Figure 3

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90

0 1 2 3 4 50

20

40

60

80

100

120

Cel

l pro

lifer

atio

n (%

)

DOX concentration (µµµµg/ml)

(a)

Figure 4

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91

0 1 2 3 4 50

20

40

60

80

100

120

Cel

l pro

lifer

atio

n (%

)

DOX concentration (µµµµg/ml)

(b)

Figure 4

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92

TABLE

Table 1 – Cytotoxicity of doxorubicin encapsulated into conventional, pegylated and targeted-liposomal formulations on different cell lines.

Cell lines DOX-liposomal formulation Incubation

time (h)

Method IC50

(µg/ml)

Reference

NCI – H292 DOX-loaded Con A-liposomes

72 MTT 1.25 Rolim-Santos et al., 2005

HEp-2 DOX-loaded Con A-liposomes 72 MTT < 0.63 (current study)

LLC

BT-20

Proteopegylated liposomes

2C5-Doxil®

IgG-Doxil®

2C5-Doxil®

IgG-Doxil®

24

MTS

15 ± 1

128 ± 8

20 ± 1.5

100 ± 6.5

Lukyanov et al., 2004

NCI – H82 Conventional liposomes

Targeted liposomes

(PEG-antagonist G peptide-liposomes)

48 MTT

11.60

3.50

Moreira and Gaspar, 2004

OV – 1063 Conventional liposomes

Pegylated liposomes

72 MB/ MTT 0.16

� 0.10

Horovitz et al., 1999

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93

CAPÍTULO III

Caracterização fisico-quimica e Avaliação da citotoxicidade do ácido úsnico

encapsulado em lipossomas em células HEp-2 E NCI-H292

Este trabalho será submetido ao “Current Pharmaceutical Biotechnology”

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CARACTERIZAÇÃO FISICO-QUIMICA E AVALIAÇÃO DA CITOTOXICIDADE

DO ÁCIDO ÚSNICO ENCAPSULADO EM LIPOSSOMAS EM CÉLULAS HEp-2 E

NCI-H292

H. M. L. Rolim-Santos1, M. C. B. Lira1, S. C. Nascimento2, N. S. Santos-Magalhães1*.

1Laboratório de Imunopatologia Keizo-Asami (LIKA), Universidade Federal de Pernambuco

– UFPE, Av. Prof. Moraes Rego, 1235 Cidade Universitária, 50670-901, Recife-PE, Brasil. 2Setor de Cultura de Células – Departamento de Antibióticos – UFPE

*Correspondência com o Autor:

Dr. Nereide Stela Santos Magalhães

Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)

Laboratório de Imunopatologia Keizo-Asami (LIKA)

Av. Prof. Moraes Rego, 1235, Cidade Universitária.

50670-901, Recife-PE, Brasil.

Tel: +55-081-2126 8587.

Fax: +55-081-2126 8485.

E-mail: [email protected]

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RESUMO

O ácido úsnico (AU) é um derivado liquênico lipofílico de alta hepatotoxicidade,

entretanto, detém atividade antitumoral. O AU (0,5-1,5 mg/ml) foi encapsulado em vesículas

unilamelares pequenas (36-44 µmol lipídeos/10µl de tampão fosfato pH 7.4), preparadas pelo

método de formação de filme lipídico por evaporação em fase reversa, seguido de sonicação.

As formulações foram avaliadas após a fabricação e em tempos prolongados até a perda da

estabilidade. A taxa de encapsulação do AU e a cinética in vitro destes sistemas foram

determinadas. Os efeitos citotóxicos do AU livre e encapsulado foram analisados pelo método

colorimétrico do MTT nas linhagens HEp-2 e NCI-H292. Lipossomas (42 µmol/ 10µl)

contendo 1,5 mg/ml de AU foi a formulação mais resistente e permaneceu estável por mais de

100 dias. 99,65 ± 0,25 % de AU foi encapsulado em lipossomas. O perfil de liberação in vitro

foi bimodal atingindo 56% de liberação em 10 h e 99% em 40 h. A concentração que inibe

50% da proliferação celular (CI50) de AU livre e encapsulado foi de 20 e 5 µg/ml

respectivamente para as células HEp-2. As formas livre e encapsulada do AU apresentaram

CI50 de 20 µg/ml para células NCI-H292. A forma lipossomal aumentou a citotoxicidade do

AU para as células HEp-2 e não alterou a citotoxicidade para as células NCI-H292.

Comparando os resultados de citotoxicidade do AU (Sigma) com AU purificado de Cladonia

substellata descrito na literatura, observou-se que o primeiro foi menos tóxico para as

linhagens celulares do que o segundo derivado liquênico.

Palavras-chaves: Ácido úsnico, lipossomas, citotoxicidade, células HEp-2, células NCI-

H292.

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INTRODUÇÃO

O Ácido úsnico [2,6-diacetil-7,9-dihidroxi-8,9b-dimetil-1,3(2h,9bh)-dibenzeno-

furadione] (AU) é um metabólito secundário liquênico que tem sido extensivamente estudado

desde os anos 50. A análise da literatura do AU revela três períodos de interesse científico

pelo derivado liquênico: O primeiro no final da 2ª guerra mundial, refletindo um interesse

pela sua atividade antibiótica. Um segundo período entre os anos 60 e 70, em que se

caracteriza por uma redução de interesse pelo composto, provavelmente causado por sucesso

dos antibióticos sintéticos; contudo, a baixa solubilidade em água dos derivados liquênicos e a

dificuldade para reunir líquens em largas escalas desencorajaram o uso de tais substâncias.

Um terceiro período iniciou-se por volta dos anos 80 e apresenta-se como uma retomada do

interesse pelo AU, provavelmente devido o aumento da incidência de resistência pleiotrópica

causada pelo uso intensivo de antibiótico [1].

Estudos vêm comprovando a atividade antibacteriana gram-positiva [2-4], a

atividade antimitótica [5], antimicótica [6], antiprotozoária [7], antiinflamatória, analgésica e

antipirética [4,8]. Apesar de tantas aplicações do AU [9], foram observados efeitos tóxicos

como: mitodepressão e efeito clastogênico após administração oral de AU em modelos de

camundongos. O AU pode estar também interfer na biossíntese de RNA, contudo, todos os

efeitos colaterais narrados são completamente reversíveis, como revisado em Cochietto et al.

[1]. Uma alternativa para reduzir a toxicidade é a elaboração de um composto sintético ou

semi-sintético do AU, entretanto, pequenas modificações na molécula do AU trazem

resultados indesejáveis como redução da atividade antimicrobiana in vitro e aumento da

citotoxicidade, comprovada por uma completa inibição do crescimento de linfócitos

esplênicos [10].

Considerando este argumento, torna-se imponente que este composto ativo seja

incorporado a uma forma farmacêutica que proteja o fármaco de degradações prévias e o

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organismo da toxicidade, liberando-o de forma progressiva ou controlada para se reduzir ao

máximo os seus efeitos colaterais. Os sistemas de liberação controlada de medicamentos

surgiram como uma alternativa para fármacos que apresentam propriedades complicantes para

administração na forma livre. Os lipossomas, vesículas basicamente formadas de

fosfolipídeos que ocorrem naturalmente, são biodegradável e detêm alto grau de

biocompatibilidade [11], foram estudados no passado e continuam sendo investigados como

sistemas carreadores de fármacos e têm mostrado bons resultados com fármacos insolúveis,

fotossensíveis e citotóxicos. Por causa de sua versatilidade estrutural em termos de tamanho,

composição, carga de superfície, fluidez de bicamada ou por carrear em suas superfícies

moléculas ligantes, específicos a células, além de serem preparados das mais variadas formas

garantem formulações estáveis para uso clínico [12].

Os sistemas lipossomais podem ser usados como excipientes não-tóxicos para a

solubilização de fármacos hidrofóbicos [11,13], além de prolongar a residência da vesícula na

circulação e realçar a captação da vesícula por células alvo. Evidências de acúmulos in vivo,

particularmente em áreas tais como quimioterapia do câncer, terapia antimicrobiana e vacinas,

indicaram claramente que alguns lipossomas que encapsulam fármacos e vacinas exibem

superior propriedades farmacológicas sobre as formulações convencionais [14].

Lipossomas têm mostrado resultados em tecidos tumorais, já foram aprovados para o

tratamento do sarcoma de Kaposi e está em testes clínicos para o tratamento de outras

neoplasias [15].

O objetivo deste trabalho foi incorporar o ácido úsnico em sistemas lipossomais

(lipossomas AU), verificando a estabilidade destes sistemas e o percentual do fármaco

encapsulado, bem como acompanhar a cinética de liberação in vitro e a citotoxicidade do

ácido úsnico encapsulado em culturas de células.

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METODOLOGIA

Materiais

(+)- Ácido úsnico, colesterol e octadecilamina (estearilamina) foram obtidos da

Sigma-Aldrich Chemicals (USA), fosfatidilcolina de soja (Epikuron 200®) foi obtido da

Lucas Meyer (Alemanha), metanol e clorofórmio da Merck (USA). As soluções aquosas

foram preparadas com água deionizada.

Métodos

Preparação de lipossomas

As vesículas unilamelares pequenas (SUV) foram obtidas através de sonicação de

vesículas multilamelares (MLV) [16], baseado na formação do filme lipídico obtido por

evaporação em fase reversa.

Inicialmente os constituintes lipídicos: fosfatidilcolina de soja (PC), colesterol (CH),

esterilamina (SA) ou ácido fosfatídico (PA) em diferentes concentrações (36-44 µmol lipídeos

totais/10 µl tampão fosfato) e ácido úsnico (0,5-1,5 mg) foram solubilizados em uma mistura

de clorofómio e metanol (3:1 v/v) sob agitação moderada. Esta solução foi evaporada sob

pressão reduzida por 20 min e temperatura constante de 35 °C para obtenção de um filme

lipídico. O filme foi redisperso em 10 ml de tampão fosfato pH 7,4 obtendo assim uma

suspensão coloidal que posteriormente, foi submetida a sonicação para reduzir o tamanho das

vesículas (Tabela 1).

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Estabilidade e caracterização de sistemas lipossomais

Os lipossomas foram caracterizados imediatamente após a preparação (estabilidade

acelerada) e armazenados a 4°C (estabilidade a longo prazo).

Teste de estabilidade acelerada

Os testes de estabilidade acelerada avaliam as condições de estresse a que os

medicamentos são submetidos quando da sua fabricação, transporte e armazenamento. Testes

de resistência à centrifugação (6.000 rpm/1h a 25°C) para simular a passagem acelerada do

tempo; agitações mecânicas (180 movimentos/min/48h a 30°C), para simular as condições de

transporte e ciclos de congelamento e descongelamento (-18°C/ 16h e 25°C/ 8h), para simular

as variações de temperatura durante transporte e armazenamento[17].

Teste de estabilidade a longo prazo

Com o objetivo de estabelecer a durabilidade das preparações estas foram observadas

logo após a fabricação e a longo prazo em tempos regulares (7, 15, 30, 45, 60 dias) até a

manutenção da estabilidade. Aspectos macroscópicos (cor, viscosidade, homogeneidade,

deposição de materiais, floculação, coalescência ou separação de fases) e aspectos

microscópicos pela microscopia óptica para avaliar presença de cristais ou agregados lipídicos

foram observados [17]. O tamanho dos lipossomas foi avaliado por por Seta sizer (Nano

ZS90, Malvern). Após o teste de estabilidade a longo prazo, as preparações lipossomais mais

estáveis foram novamente preparadas e liofilizadas (EZ-Dryer, FST Systems, New York) a

200 mBarr por 16 h.

Dosagem e determinação da taxa de encapsulação do ácido úsnico

O conteúdo total de AU nas preparações lipossomais bem como a taxa de

encapsulação foi determinada por cromatografia líquida de alta pressão (HPLC) usando o

método isocrático modificado [18]. A corrida cromatográfica foi formada pelo sistema

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100

Hewllet-Packard Chem Station equipado com um detetor UV operando a 280 nm, usando

uma coluna µBondapck C18 (3,9 x 300 mm, Waters). A fase móvel foi composta de solução

de metanol/ tampão fostato pH 7,4 (70:30) a uma razão de fluxo de 1,5 ml/min. A curva de

calibração foi preparada a partir de uma solução padrão de AU (0,5 mg/ml) para obter

concentrações de 1 a 10 µg/ml. A extração do ácido úsnico dos lipossomas (concentração

prática) foi realizada com uma solução de metanol/ clorofórmio (1:1) sob agitação ultrasônica

por 6 min. Uma solução da amostra foi preparada com a fase móvel para obtenção de solução

cuja concentração teórica foi de 8 µg/ml. Esta solução foi filtrada e injetada (20 µl) no sistema

HPLC. O conteúdo total de AU na formulação foi obtido da relação entre a concentração

teórica e a concentração prática do AU na formulação.

A taxa de encapsulação foi determinada após a separação do AU encapsulado do não

encapsulado por ultracentrifugação a 8.776 g durante 1 h a 4 °C utilizando eppendorffs

acoplados a filtros de membrana de policarbonato 0,22 µm (Ultrafree�, Millipore, USA) [19],

obtendo-se assim duas fases: uma fase não filtrada, constituída somente do AU encapsulado

em lipossomas e uma fase filtrada, que correspondeu ao AU que não foi encapsulado. Através

do doseamento do filtrado pelo método isocrático em HPLC e relacionando este ao conteúdo

total do fármaco dosado nas preparações, foi determinada a concentração e o percentual do

fármaco encapsulado em lipossomas.

Perfil de liberação in vitro de AU lipossomal

O perfil de liberação in vitro de AU encapsulado em lipossomas (Lipossomas-AU)

foi executado utilizando a técnica de difusão em membrana de diálise [20]. Uma alíquota de

10 ml de suspensão de lipossomas-AU foi colocada dentro de uma membrana de diálise (meio

doador). Este foi fechado e mergulhado em 150 ml de meio aquoso (receptor). O sistema foi

deixado em 37 °C com contínua agitação magnética. Amostras (2 ml) da solução do receptor

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101

foi retirada a vários intervalos de tempo e analisada por espectrofotometria a 280 nm. O

volume do compartimento receptor foi mantido constante pela adição de 2 ml de solução

tampão após cada retirada de meio, mantendo as mesmas condições.

Citotoxicidade do ácido úsnico

A citotoxicidade do AU livre e incorporado aos sistemas lipossomais foi analisado

em cultura de células HEp-2 e NCI-H292 cultivadas em MEM (Mimimum Essential

Medium). O Azul Tripan foi utilizado para avaliar a viabilidade celular [21]. Uma suspensão

celular de 105 células.ml-1 foi semeada em cada um dos poço de uma placa de 96 poços.

Sistemas lipossomais contendo AU e Lipossomas controle foram adicionados à placa para

uma concentração final de 2,5; 5,0; 10,0 e 20,0 µg/ml. O método colorimétrico Brometo de 3-

(4,5-dimetil tiazol-2-il)-2,5-difenil tetrazólio (MTT) foi escolhido como meio de avaliação da

citotoxicidade após 72 h de incubação [22], modificado por Alley et al. [23]. Os resultados da

citotoxicidade foram valores das medidas com o desvio padrão obtido de três experimentos

realizados em quatro poços por cada concentração testada (n = 12).

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102

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Preparações lipossomais

Para obtenção de lipossomas-AU, várias concentrações de AU foram incorporadas às

formulações contendo diferentes composições e concentrações lipídicas até que se obtivesse

preparações estáveis com maior concentração possível de princípio ativo. Foram testadas

formulações cujas concentrações molares variaram de 36 a 44 µmol de lipídeos totais/ 10µl de

tampão fosfato, pH 7,4, e concentrações de AU de 0,5 a 1,5 mg/ml.

Macroscopicamente, as formulações positivas (estearilamina) em concentrações de

36 a 42 µmol/10µl (F1-F8) apresentaram-se como suspensões coloidais brancas-amareladas,

apresentando efeito Tyndal, que caracteriza as partículas de pequeno tamanho (SUV). O pH

variou entre 7,3 e 7,6 com 24 h de preparados. Lipossomas positivos de 44 µmol/10µl (F9)

apresentaram-se como suspensões viscosas, opacas, precipitação de AU e floculação lipídica

com 24 horas de formulados.

As preparações negativas (ácido fosfatídico) apresentaram-se como formulações

viscosas e não-homogêneas, o aparecimento de um precipitado de AU foi percebido em um

tempo máximo de aproximadamente sete dias. Formulações neutras, ou seja, não contendo

lipídeo carregado (F12), foram suspensões coloidais branca-amareladas com floculação de

lipídeos e precipitado de AU logo nas primeiras horas de preparadas. F8 (42µmol/10µl e

1,5µg/ml) foi considerada a melhor formulação pela capacidade de carrear maior

concentração do fármaco e se aproximou da dose terapêutica que é de 15 mg/kg/peso.

Os lipossomas observados na microscopia eletrônica de varredura apresentaram-se

bem distribuídos espacialmente e de tamanhos bem uniformes. O diâmetro das vesículas foi

de 90 ± 20 nm medida por espalhamento de luz em ângulo de 90 ° a 20 °C. O potencial Zeta

dessas formulações foi de – 9,37 ± 3,6 nm. Lipossomas com tamanho variando entre 100 e

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103

120 nm de diâmetro se acumulam em tumores malignos devido à alta permeabilidade vascular

próximo ao tumor [24].

Os resultados demonstraram que as concentrações e as cargas dos lipídeos

empregados exerceram influência na estabilidade das preparações. As formulações contendo

lipídeos carregados conseguiram se manter estáveis por mais tempo em relação às

formulações elaboradas com lipídeos neutros.

Ensaios de estabilidade e caracterização dos sistemas lipossomais

Estabilidade acelerada

As formulações positivas de 36 a 44 µmol/10µl (F1 a F8) permaneceram intactas

frente a estresse mecânico, centrifugação e ciclos gelo-degelo, sem que houvesse mudanças

nas suas características macroscópicas e microscópicas por M.O (Tabela 2). Os lipossomas

negativos (F10 e F11) apresentaram floculação lipídica quando submetidos à centrifugação,

enquanto os neutros (F12) não foram submetidos aos testes devido à perda da estabilidade

logo depois de formulados, apresentando precipitação do AU e posteriormente separação de

fases. Lipossomas contendo carga total negativa são mais rapidamente removidos da

circulação do que lipossomas com carga positiva ou neutra [13, 25], isto significa que os

lipossomas positivos têm a vantagem de permanecer mais tempo no sangue e, portanto,

maiores chances de alcançar os sítios tumorais. Somando estas vantagens aos achados deste

trabalho, torna-se viável e promissora a utilização de lipossomas positivos para encapsular o

AU.

Estabilidade a longo prazo

A estabilidade a longo prazo testada a 4°C utilizou somente formulações carregadas

positivamente. Lipossomas-AU de 38 (F3 e F4), 40 (F5 e F6) e 42 (F8) µmol/10µl

apresentaram estabilidade superior a 100 dias em suspensão (Tabela 2) e acima de 24 meses

para formulações liofilizadas.

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Determinação da taxa de encapsulação do ácido úsnico

Lipossomas convencionais (42 µmol/10µl de lipídeos totais e 1,5 mg/ml AU)

encapsularam um conteúdo de 99,65 ± 0,25 % de AU determinados pelo HPLC. O AU é uma

substância altamente lipofílica, cuja solubilidade em água a 25 °C (g/100 ml) é menor que

0,01.

Budesonida, um fármaco lipofílico encapsulado em lipossomas de PC de ovo e

Diestearoilfosfatidilcolina (DSPC) apresentou uma taxa de incorporação de 85-95%,

utilizando a mesma técnica deste trabalho [26]. Paclitaxel, também um fármaco lipofílico, foi

encapsulado em lipossomas de PC de ovo, CH e fosfatidilglicerol (9:1:5) obtendo uma

eficiência de encapsulação de apenas 60% [27]. Taxas elevadas de encapsulação (100%) são

conseguidas para fármacos hidrofílicos como a vincristina encapsulada em lipossomas de

DSPC e CH [28]. Diante de uma eficiência de quase 100% de encapsulação de AU, resta

concluir que o sistema carreador escolhido, os componentes lipídicos e as razões entre eles

foram eficazes para a solubilização do AU mostrando um percentual de AU encapsulado mais

elevado que os citados na literatura para fármacos pouco solúveis em água. As membranas de

diálise foram colocadas em água destilada durante 1h para garantir a hidratação das mesmas.

Perfil de liberação in vitro de AU lipossomal

O perfil de liberação in vitro do AU (1,5 mg/ml) a partir de lipossomas (42

µmol/10µl de lipídeos totais) foi bimodal com constante de velocidade K= 0,030530 ±

0,000723 µg/h, atingindo um máximo de 99,6% de liberação em 40 h (Figura 1). Com 10 h,

mais de 56% de AU foi liberado da membrana de diálise para o meio receptor.

O método direto que utiliza membrana de diálise para acompanhar a liberação de

budesonida encapsulado em lipossomas convencionais apresentou uma liberação de 50% do

fármaco em 13 h quando a agitação magnética foi realizada apenas fora da membrna de

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diálise, e uma liberação de 50% em 5 h quando a agitação aconteceu dentro e fora da

membrana. A cinética de AU lipossomal utilizou apenas agitação magnética fora da

membrana e a liberação de AU aconteceu em um tempo menor que o da budesonida

lipossomal. A avaliação da liberação da droga de dispersões coloidais é problemática,

principalmente para os carreadores de tamanho muito pequeno (< 10 µm de diâmetros), há

dificuldades técnicas na separação de drogas dos sistemas carreadores. No caso de drogas

lipofílicas a solubilidade na fase aquosa é baixa e grandes volumes são necessários para a fase

receptora. A difusão de drogas lipofílicas para o saco de diálise pelo método inverso é dose-

limitante [26].

Com o intuito de aumentar a solubilidade das substâncias, o uso de sistemas

solventes tem sido utilizado para testar fármacos insolúveis em água ou sistemas de liberação

controlada [29]. Entretanto, torna-se impróprio o uso para lipossomas uma vez que, o uso de

solventes solubiliza os lipídeos da bicamada dos lipossomas, destruindo as vesículas e

consequentemente, induzindo a uma liberação total e imediata do fármaco encapsulado.

Citotoxicidade

Na avaliação citotóxica, 50% de inibição da proliferação celular (CI50) foi observada

para 20 µg/ml de AU livre obtido da Sigma (em suspensão de DMSO) e 5 µg/ml para AU

lipossomal testado em células HEp-2 (Fig. 2a). AU encapsulado (2,5 µg/ml) não provocou

citotoxicidade considerável, apresentando 90% de proliferação celular, esta mesma

concentração de AU livre apresentou um menor percentual de proliferação celular (60%).

A figura 2b mostra a citotoxicidade da linhagem NCI-H292 apresentando uma CI50

de AU livre e encapsulado de 20 µg/ml. As formulações controle (lipossomas não-carregados

com AU) não foram considerados citotóxicos para ambas as células, apresentando-se com

90% de proliferação celular para a linhagem HEp-2 e 80% para NCI-H292. A incorporação de

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AU em lipossomas proporcionou um aumento na sua citotoxicidade para células HEp-2 e não

modificou a citotoxicidade para células NCI-H292. Desta forma, AU (Sigma) encapsulado em

lipossomas foi mais tóxico para células HEp-2 do que para células NCI-H292.

O AU purificado de Cladonia substellata (Vanio) foi encapsulado em microsferas de

copolímero de ácido láctico e glicólico (PLGA) e testado em linhagem HEp-2, apresentando

CI50 de 12,6 e 14,4 µg/ml para AU livre e encapsulado, respectivamente [30]. A forma livre

do AU obtido de C. substellata foi mais tóxica para células HEp-2 do que o AU (Sigma) livre.

AU obtido da Sigma (corrente trabalho) se comportou diferente do AU de C. substellata

quando testado na mesma linhagem celular. Uma vantagem dos lipossomas é o menor

tamanho das vesículas (90 ± 20 nm) em relação as microsferas (7,02 ± 2,72 µm). Como

descrito na literatura, resultados in vivo mostram que lipossomas de tamanho reduzido

conseguem chegar até áreas tumorais mais facilmente do que carreadores de tamanhos

maiores. No caso do tratamento de tumores, a permeabilidade vascular próxima ao tumor

encontra-se alterada, facilitando a entrada de vesículas lipossomais de pequenos tamanhos

[17].

AU obtido de C. substellata também foi incorporado em nanocápsula de PLGA e

revelou CI50 de 10 e 13,5 µg/ml para AU livre e nanoencapsulado, respectivamente [31]. AU

livre de C. substellata foi mais tóxico do que AU (Sigma) livre testado neste trabalho para a

linhagem NCI-H292. Embora a encapsulação de AU (Sigma) em lipossomas tenha mostrado

menor toxicidade, a CI50 entre o AU livre e encapsulado foi da mesma ordem de magnitude

do que AU de C. substellata incorporado em nanocápsulas. Estes resultados sugerem que o

AU (Sigma) e AU de C. substella apresentam formas tautoméricas diferentes. Em cultura de

linfócitos obtido de baço de ratos Hoffman, AU (10 µg/ml) isolado de Usnea densirostra

(Taylor) inibiu de forma diferente a proliferação celular para as três formas tautoméricas do

AU (ácido úsnico, ácido dihidroúsnico e ácido diacetatoúsnico), sugerindo que a menor

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modificação ocorrida na estrutura muda significativamente à atividade citotóxica do AU e

derivados [10].

Outros resultados de citotoxicidade de AU apresentaram respostas bem diferentes

dependendo do tipo celular. AU (Sigma) foi testado em duas linhagens de câncer de mama

(MCF7 E MDA-MB-231) e uma linhagem de câncer de pulmão (H1299). As três linhagens

foram sensíveis ao AU apresentando CI50 em torno de 10 µg/ml [32]. Quando uma linhagem

leucêmica (K-562) e duas linhagens de adenocarcinoma humano (Ishikawa e HEC-50) foram

expostas a 50 µg/ml de AU, essas linhagens foram inibidas em torno de 70 a 90% [5]. Em

células de queratócitos (HaCaT) a CI50 foi de 2,1 µg/ml [33]. Em cultura primária de

hepatócitos murinos tratados com AU por apenas 16 h sofreram necrose (98% da cultura) e a

apoptose não foi detectada [34].

Um fato curioso aconteceu a baixas concentrações de AU, onde testes

respirométricos usados para avaliar a viabilidade celular na presença ou ausência de AU sobre

cultura de Saccharomyces cerevisae, revelou que baixas concentrações de AU (0,1 a 5 µg/ml)

não provocaram efeitos tóxicos nesta levedura e ainda apresentou leve estimulação do

consumo de O2 a 0,5 µg/ml de AU, como resultado de estimulação do metabolismo em alguns

sistemas biológicos [5].

Desde que o AU apresentou efeito anticancerígeno in vitro, que este vem sendo

estudado para uso como agente quimioterápico. Muitos estudos têm sugerido que o AU inibe

a transcrição do RNA [35] ou a função mitocondrial [33], entretanto, um estudo recente

apresentou que a proteína supressora de tumor (p53) que aparece de forma pronunciada em

células com danos no DNA, não apareceu em células tratadas com AU, portanto, não

danificou o DNA, desta forma, o AU poderia ser usado como antineoplásico não-genotóxico

[32].

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CONCLUSÃO

Os resultados indicam que o ácido úsnico (Sigma) pode ser encapsulado em lipossomas

convencionais composto de fosfatidilcolina de soja, colesterol e estearilamina (7:2:1) com um

percentual de encapsulação de quase 100%, mantendo-se estáveis mais de 24 meses na forma

liofilizada. Os lipossomas aumentaram a citotoxicidade deste derivado liquênico para a

linhagem HEp-2, no entanto, para células NCI-H292, tanto a forma lipossomal quanto a

forma livre apresentaram a mesma citotoxicidade. Comparando os resultados de

citotoxicidade obtidos neste trabalho utilizando AU (Sigma) com os resultados do AU

purificado de Cladonia substellata, descrito na literatura, observou-se que o AU (Sigma) foi

menos tóxico para as linhagens celulares do que o segundo derivado liquênico.

A encapsulação de ácido úsnico na forma lipossomal fornece subsídios para o

desenvolvimento de novas preparações contendo outras substâncias liquênicas lipofílicas e/ou

tóxicas que contenham atividades biológicas de interesse clínico.

Agradecimentos

Os autores são gratos ao Conselho Nacional de Desenvolvimento de Pesquisa

Científica (CNPq), Rede Nacional de Nanotecnologia (Nanobiotec) e Banco do Nordeste do

Brasil (BNB) pelo suporte financeiro.

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112

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Perfil de cinética de liberação de AU (1,5 mg/ml) encapsulado em lipossomas (42

µmol/ 10µl) em solução tampão fosfato salino a 37 °C.

Figura 2: Citotoxicidade de AU lipossomal (1,5 mg/ml) em células: a). HEp-2 e b). NCI- H

292 em comparação com AU livre em meio MEM. Formulações sem AU foram usadas como

controle.

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113

Figura 1

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2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 220

10

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50

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90

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Pro

lifer

ação

cel

ular

(%)

Ácido úsnico (µµµµg/ml)

Ácido úsnico livre Lipossomas AU Lipossomas controle

(a)

Figura 2

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2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 220

10

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40

50

60

70

80

90

100

Pro

lifer

ação

cel

ular

(%)

Ácido úsnico (µµµµg/ml)

Ácido úsnico livre Lipossomas AU Lipossomas controle

(b)

Figura 2

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116

TABELAS

Tabela 1 - Formulação de lipossomas.

Formulação Composição lipídica Proporção molar (lipídeos/sol. tampão)

(�mol/10�l)

Ácido úsnico

(mg/ml)

F1 PC: CH: SA(7: 2:1) 36 0,5

F2 PC: CH: SA(7: 2:1) 36 1,0

F3 PC: CH: SA(7: 2:1) 38 1,0

F4 PC: CH: SA(7: 2:1) 38 1,5

F5 PC: CH: SA(7: 2:1) 40 1,0

F6 PC: CH: SA(7: 2:1) 40 1,2

F7 PC: CH: SA(7: 2:1) 40 1,5

F8 PC: CH: SA(7: 2:1) 42 1,5

F9 PC: CH: SA(7: 2:1) 44 1,0

F10 PC: CH: PA (7:2:1) 38 1,0

F11 PC: CH: PA (7:2:0,5) 38 1,0

F12 PC: CH (7:2) 38 1,0

PC: Fosfatidilcolina de soja; CH: Colesterol; SA: Estearilamina (carga positiva); PA: Ácido fosfatídico (carga negativa).

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Tabela 2 - Avaliação da estabilidade acelerada e a longo prazo das formulações contendo ácido úsnico.

Formulação Agitação (48 h/ 180 movimentos/ min/ 30 °C)

Centrifugação (1 h/ 6000 rpm)

Ciclo gelo-degelo (-18o C/ 16 h e 25 ± 2o C/ 8 h)

Estabilidade em dias (4° C)

F1 Estável Estável 3 ciclos > 180

F2 Estável Estável 3 ciclos > 100

F3 Estável Estável 3 ciclos > 180

F4 Estável Estável 1 ciclo > 100

F5 Estável Estável 3 ciclos > 180

F6 Estável Estável 3 ciclos > 180

F7 Estável Estável 3 ciclos 30

F8 Estável Estável 2 ciclos > 160

F9 Instável Instável 1 ciclo < 30

F10 Estável Instável 1 ciclo < 7

F11 Estável Instável 1 ciclo < 7

F12 * * * *

* As formulações F12 não participaram dos testes de estabilidade devido as mesmas apresentarem sinais de instabilidade logo após formulados.

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CONCLUSÕES

Capítulo I

• O conhecimento científico a respeito de lectinas conjugadas a superfície de lipossomas

para vetorização sítio-específica de fármacos, está baseado em modificações químicas

através da inserção de grupos reativos em fosfolipídeos e em lectinas. Estas moléculas têm

sua eficácia comprovada como moléculas sinalizadoras para lipossomas e encontra-se

ainda em fase de testes in vitro. Embora os resultados tenham sido encorajadores, a

aplicação intravenosa ainda encontra-se limitada pela captação pelo sistema

retículoendotelial.

• A literatura mostra que lipossomas Con A-conjugada foram efetivos na vetorização de

bactericidas contra bactérias da flora oral sendo considerado um potencial sistema de

vetorização de drogas para controle da placa dentária e gengivites.

Capítulo II

• Sistemas lipossomais sítio-específicos contendo Con A como molécula sinalizadora

encapsularam o antineoplásico doxorrubicina. Lipossomas foram obtidos a partir da

mistura de fosfatidilcolina de soja, colesterol, estearilamina e um derivado fosfolipídico

(DDPE-MBS).

• O método de hidratação do filme lipídico mostrou-se eficiente para encapsular 1,0

µg/ml de doxorrubicina.

• Estes sistemas lipossomais conservaram suas propriedades físico-químicas quando

submetidas aos testes de estabilidade e a forma liofilizada foi capaz de manter as

características por mais de 6 meses;

• Doxorrubicina encapsulada em lipossomas Con A-conjugada apresentou-se ser mais

citotóxica para as linhagens HEp-2 e NCI-H292 do que a doxorrubicina livre. As células

HEp-2 demonstraram ser mais sensíveis ao tratamento do que células NCI-H292;

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• A atividade hemaglutinante da lectina foi reduzida após conjugação com lipossomas;

• Lectinas conjugadas a lipossomas promoveram aumento na penetração da

doxorrubicina nas células.

• Lipossomas Con A-conjugada apresenta-se como uma forma farmacêutica potencial

para reconhecer células tumorais e aumentar a penetração de doxorrubicina em sítios

tumorais.

Capítulo III

• O ácido úsnico foi encapsulado em lipossomas a partir da mistura de fosfatidilcolina de

soja, colesterol e estearilamina;

• O método de hidratação do filme lipídico mostrou-se eficiente para encapsular o ácido

úsnico com uma concentração máxima de 1,5 µg/ml.

• Estes sistemas lipossomais conservaram suas propriedades físico-químicas quando

submetidas aos testes de estabilidade e permaneceram estáveis na forma liofilizada por

mais de 24 meses. A taxa de encapsulação mostrou que 100 % do fármaco foi encapsulado;

• O perfil de liberação do ácido úsnico em lipossomas convencionais demonstrou que

estes sistemas são potencialmente viáveis para utilização como sistema de liberação

controlada de ácido úsnico;

• A encapsulação de ácido úsnico em lipossomas potencializou a citotoxicidade deste

derivado liquênico para a linhagem HEp-2 e não a alterou para as células NCI-H292.

• O ácido úsnico (Sigma) foi menos tóxico para as linhagens testadas do que o ácido

úsnico obtido de Cladonia substellata.

• Ácido úsnico na forma lipossomal oferece uma alternativa a ser mais bem explorada

para a quimioterapia do câncer.

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ANEXOS

(Instruções para publicações nos periódicos selecionados)

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QUÍMICA NOVA (Artigo 1)

ISSN 0100-4042 Impresso ISSN 1678-7064 On-Line QUIMICA NOVA - Órgão de divulgação da Sociedade Brasileira de Química NORMAS DE PUBLICAÇÃO - 2004

GERAL - Serão considerados para publicação na Revista Química Nova manuscritos que cubram as áreas tradicionais da Química bem como artigos sobre Ensino de Química, História da Química, Política Científica, etc. Os trabalhos devem se encaixar dentro de uma das modalidades abaixo:

Artigos Originais (em português, inglês ou espanhol): refere-se a trabalhos inéditos de pesquisa. Devem seguir a forma usual de apresentação, contendo Introdução, Resultados e Discussão, Parte Experimental, etc, de acordo com as peculiaridades de cada trabalho.

Artigos de Revisão (em português, inglês ou espanhol): destinados à apresentação do progresso em uma área específica de Química, contendo uma visão crítica, com o objetivo principal de beneficiar clientela formada por pós-graduandos e não-especialistas da área. O Corpo Editorial de QN poderá, eventualmente, convidar pesquisadores qualificados para submeter artigo de revisão. É desejável que o autor tenha publicações na referida área.

Artigos de Divulgação (em português, inglês ou espanhol): apresentação de algum aspecto ou área de Química, redigido de forma didática, com o objetivo de beneficiar clientela formada por estudantes de graduação, pós-graduação, não-especialistas na área, professores secundários de Química, etc.

Artigos sobre Educação (em português ou espanhol): refere-se a trabalhos de pesquisas relacionadas ao ensino de Química e divulgação de experiências inovadoras no ensino de graduação e pós-graduação.

Notas Técnicas (em português, inglês ou espanhol): destinados à comunicação de métodos, técnicas, aparelhagens ou acessórios desenvolvidos no laboratório de origem do autor do manuscrito.

Assuntos Gerais (em português, inglês ou espanhol): abordagem de assuntos de interesse geral dos químicos, tais como política científica, programas de graduação e pós-graduação, história da química, etc.

PREPARAÇÃO DE MANUSCRITOS - Todos os trabalhos deverão ser enviados em 3 vias, digitados em espaço duplo, utilizando somente Microsoft Word. Deverão ter no máximo 40 páginas, incluindo figuras, tabelas, esquemas, etc. O disquete (3 1/2") ou CD deverá ser enviado somente após a aceitação do trabalho pela Editoria. Todas as páginas devem ser numeradas, inclusive as de figuras, tabelas, gráficos, esquemas, etc. A primeira página deverá conter o título do trabalho, nome e endereço dos autores (consultar o último número da revista). Havendo autores com diferentes endereços estes deverão se seguir imediatamente ao nome de cada autor. Os autores devem ser agrupados por endereço. Indicar com asterisco(*) o autor para correspondência, colocando seu e-mail no rodapé desta página (um só e-mail).A segunda página deverá conter o título e o resumo do trabalho em inglês (ABSTRACT), com no máximo 100 palavras, e a indicação de 3 keywords, também em inglês. As figuras (gráficos, esquemas, etc.) deverão ter qualidade gráfica adequada (usar somente fundo branco). No disquete ou CD, as figuras devem ser enviadas em arquivo eletrônico separado do texto (a imagem aplicada no processador de texto não significa que o original está copiado). Para evitar problemas que comprometam o padrão da Revista, o processo de digitalização de imagens ("scan") deverá obedecer os seguintes parâmetros: para gráficos ou esquemas usar 800 dpi/bitmap para traço; para ilustrações coloridas e fotos (coloridas ou preto e branco) usar 300 dpi/RGB ou grayscale. Em todos os casos os arquivos deverão ter extensão .tif e/ou .jpg. Outras extensões possíveis: .cdr (CorelDraw); .cdx (ChemDraw); .opj/.org (Origin); .xls (Excel); .eps; .wmf. No caso de não ser possível a entrega do arquivo eletrônico das figuras, os originais devem ser enviados em papel vegetal ou impressora a laser para serem escaneados diretamente; as fotografias deverão ser em preto e branco. No caso particular de esquemas contendo estruturas químicas, estas deverão ter sempre a mesma dimensão, para que possam ser reduzidas uniformemente. Considerar que as figuras deverão ter largura de uma coluna (8,5 cm) ou de 2 colunas (17,5 cm). Figuras coloridas tem custo de publicação repassado aos autores, quando da publicação. Para figuras, gráficos, esquemas, tabelas, etc idênticos aos já publicados anteriormente na literatura, os autores devem providenciar a permissão para publicação junto à empresa/sociedade científica que detenha o copyright e enviar à editoria de QN junto com a versão final do manuscrito. As referências serão numeradas consecutivamente no texto, na forma de expoentes; a lista de referências será colocada no final do texto. As legendas das figuras devem ser colocadas em folha à parte, separadas das figuras. A seguir, devem ser colocadas as figuras, os gráficos, os esquemas, as tabelas e os quadros. No texto, apenas indicar a inserção de cada um(a).

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REFERÊNCIAS Revistas:

Será utilizada a abreviatura da revista como definida no Chemical Abstracts Service Source Index (ver http://www.cas.org/sent.html). Caso a abreviatura autorizada de uma determinada revista não puder ser localizada e não for óbvio como o título deve ser abreviado, deve-se citar o título completo. 1. Varma, R. S.; Singh, A. P.; J. Indian Chem. Soc. 1990, 67, 518. No caso especial da revista citada não ser de fácil acesso, é recomendado citar o seu número de Chemical Abstract, como segue: 2. Provstyanoi, M. V.; Logachev, E. V.; Kochergin, P. M.; Beilis, Y. I.; Izv. Vyssh. Uchebn. Zadev.; Khim. Khim. Tekhnol. 1976, 19, 708. (CA 85:78051s). É recomendado o uso de referências compostas na medida do possível, em lugar de uma lista de referências individuais. O estilo das referências compostas é o seguinte: 3. Varela, H.; Torresi, R. M.; J. Electrochem. Soc. 2000, 147, 665; Lemos, T. L. G.; Andrade, C. H. S.; Guimarães, A. M.; Wolter-Filho, W.; Braz-Filho, R.; J. Braz. Chem. Soc. 1996, 7, 123; Ângelo, A. C. D.; de Souza, A.; Morgon, N. H.; Sambrano, J. R.; Quim. Nova 2001, 24, 473. Patentes: Devem ser identificadas da seguinte forma (na medida do possível o número do Chemical Abstracts deve ser informado entre parênteses). 4. Hashiba, I.; Ando, Y.; Kawakami, I.; Sakota, R.; Nagano, K.; Mori, T.; Jpn. Kokai Tokkyo Koho 79 73,771 1979. (CA 91:P193174v) 5. Kadin, S.B.; US pat. 4,730,004 1988. (CA 110:P23729y) 6. Eberlin, M. N.; Mendes, M. A.; Sparrapan, R.; Kotiaho, T.; Br PI 9.604.468-3, 1999. Livros: 7. Regitz, M. Em Multiple Bonds and Low Coordination in Phosphorus Chemistry; Regitz, M.; Scherer, O. J., eds.; Georg Thieme Verlag: Stuttgart, 1990, cap. 2. 8. Cotton, F.A.: Wilkinson, G.; Advanced Inorganic Chemistry, 5a ed., Wiley: New York, 1988. Programas de computação (Softwares): 9. Sheldrick, G. M.; SHELXL-93; Program for Crystal Structure Refinement; Universidade de Göttingen, Alemanha, 1993. Teses: 10. Velandia, J. R.; Tese de Doutorado, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Brasil, 1997. Material apresentado em Congressos: 11. Ferreira, A. B; Brito, S. L.; Resumos da 20a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química, Poços de Caldas, Brasil, 1998. Páginas Internet: http://www.sbq.org.br/jbcs, acessada em Junho 2001. Material não publicado: Para material aceito para publicação: Magalhães, U. H.; J. Braz. Chem. Soc., no prelo. Para material submetido mas ainda não aceito: Magalhães, U. H.; J. Braz. Chem. Soc., submetido. Para trabalho não publicado ou comunicação pessoal: Magalhães, U. H.; trabalho não publicado ou Magalhães, U. H., comunicação pessoal. Os resultados não publicados só poderão ser citados com a permissão explícita das pessoas envolvidas na sua obtenção. Quando o trabalho for redigido em idioma inglês, os autores são solicitados a se remeterem às normas do Journal of the Brazilian Chemical Society.

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SUBMISSÃO DOS ARTIGOS - Os manuscritos devem ser enviados para: Editoria Química Nova Sociedade Brasileira de Química-SBQ, Caixa Postal 26037 05513-970 São Paulo – SP Devem ser acompanhados de carta indicando: a) modalidade do artigo; b) nomes e endereços de três ou quatro possíveis assessores e c) o e-mail do autor para correspondência. MANUSCRITOS REVISADOS - Manuscritos enviados aos autores para revisão devem retornar à Editoria dentro de prazo máximo de três meses ou serão considerados retirados. A Editoria de QN reserva-se o direito de efetuar, quando necessário, pequenas alterações nos manuscritos, de modo a adequá-los às normas da revista ou tornar seu estilo mais claro, respeitando, naturalmente, o conteúdo do trabalho. Qualquer que seja a natureza do manuscrito submetido, ele deve ser original ao nível de metodologia, informação, interpretação ou crítica. A qualificação do trabalho será atestada por, no mínimo, dois consultores, indicados pela Editoria.

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DRUG DEVELOPMENT RESEARCH (Artigo 2) Instructions to Authors Disk Submission Instructions Wiley's Journal Styles and EndNote

Scope

DRUG DEVELOPMENT RESEARCH documents all aspects of the research focusing on the discovery, development and post-marketing surveillance related to new therapeutic entities. The pharmacology, biotechnology and biopharmaceuticals, toxicology, and drug delivery, formulation, and pharmacokinetics. The journal welcomes manuscripts on new compounds and technologies in all areas focused on human therapeutics, as well as global management, health care policy, and regulatory issues involving the drug discovery and development process. In addition to full-length articles, DRUG DEVELOPMENT RESEARCH publishes in-depth review articles. The journal will also feature periodic special thematic issues devoted to specific compound classes, new technologies, and broad aspects of drug discovery and development.

What to submit

1. Diskette in PC compatible format—preferably Microsoft. 2. Three paper copies of the manuscript and figures. 3. Where necessary, copyright permission for use of data previously published. 4. Notation of programs used for text, figure, and table preparation.

NOTE: If all programs used for the preparation of the manuscripts are Microsoft Word-based, submissions can be made electronically.

Submit to:

Dr. Michael Williams Dept. of Molecular Pharmacology and Biological Chemistry Northwestern University Medical School 1130 Walden Lane Lake Forest, IL 60045-3325 USA Fax: 847-615-8547 E-mail: [email protected] or:

Dr. David Gurwitz Department of Human Genetics and Molecular Medicine Sackler Faculty of Medicine Tel-Aviv University Tel-Aviv 69978 Israel Phone & Fax: ++972-3-640-7611 E-mail: [email protected] or:

Prof. Flaminio Cattabeni Institute of Pharmacological Sciences University of Milan Via Balzaretti 9 Milan 20133 Italy Fax: 39-02-5031-8284 E-mail: [email protected]

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Format

English, double-spaced in 10-point size type. Typeface is Arial or Helvetica.

Title page with:

• title; • affiliation of authors with phone, fax, and e-mail information; • running title with a maximum length of 50 characters including spaces; • three to five keywords; • funding/support information; • total number of text pages, figures, tables.

Abstract: Maximum of 250 words on a separate page. Abstract should be intelligible without reference to the rest of the paper.

Text divided into:

• Introduction; • Methods and Materials; • Results; • Discussion; • Acknowledgment.

References

Wiley's Journal Styles Are Now in EndNote EndNote is a software product that we recommend to our journal authors to help simplify and streamline the research process. Using EndNote's bibliographic management tools, you can search bibliographic databases, build and organize your reference collection, and then instantly output your bibliography in any Wiley journal style. Download Reference Style for this Journal: If you already use EndNote, you can download the reference style for this journal. How to Order: To learn more about EndNote, or to purchase your own copy, click here. Technical Support: If you need assistance using EndNote, contact [email protected], or visit www.endnote.com/support. References should be listed in alphabetical order with older papers cited first.

Tables with full legends on a separate page, numbered in Arabic in order of appearance, with a title, and keyed into text.

Legends to figures on a separate page, numbered in Arabic in order of appearance.

Illustrations

Figures should not duplicate information already presented in tabular form. Black and white figures and illustrations may be submitted in electronic format with the software used clearly identified. All graphics and lettering must be legible after reduction to 25% of original size. Figures must be numbered in order of appearance in the text with Arabic numerals. Color figures should be used sparingly and where the use of color is essential to conveying pertinent scientific information. Authors are responsible for the cost of color reproduction ($950 for the first page) and must indicate agreement to pay such charges prior to acceptance of their paper. For best reproduction, bright, clear colors should be used. Dark colors against a dark background do not reproduce well; please place your color images against a white background wherever possible. Please contact Karen Accavallo via e-mail at [email protected] for further information. All graphics and lettering must be legible after reduction in size. Illustrations must be numbered in order of appearance with arabic numerals and keyed into the text. Name of author, figure number, reduction requested, and an arrow indicating the orientation should be typed on a gummed label and affixed to the back of each illustration. Do not write directly on the back

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of the photo. An illustration or group of illustrations should not exceed 6-3/4” wide by 8-3/4” long (approximately 17.1 cm by 22.2 cm). Illustrations should be enclosed in an envelope.

Reference style

Cite in text as Smith and Jones [2001], Smith and Jones [2002a,b], or Smith et al. [2002]. Parenthetical citations appear as [Smith and Jones, 2002], etc. Abbreviations for journals used in the reference list should conform to Index Medicus. Refer to the following examples when preparing citations:

Journal Article (list all authors and avoid use of et al.): Smith A, Jones B. 2002. Full article title. Jrnl Abbr 1:20–29.

Books: Smith A, Jones B. 2002. Complete book title. New York: John Wiley & Sons. 300 p.

Chapter in Book: Smith A. 2002. Full chapter title: including subtitle, if any. In: Jones B, editor. Book title in full. New York: Wiley-Liss. p 12-34.

Manuscripts for consideration by Drug Development Research must be submitted solely to this journal, and may not have been published in another publication of any type, professional or lay. The journal will not be responsible for loss of manuscripts at any time. Upon acceptance of a manuscript for publication, the corresponding author will be required to sign an agreement transferring copyright to the publisher. All such manuscripts become the property of the publisher, and no material published in Drug Development Research may be reproduced or published elsewhere without written permission from the publisher, who reserves copyright.

Any possible conflict of interest, financial or otherwise, related to the submitted work must be clearly indicated in the manuscript, or in a cover letter accompanying the submission.

All statements in, or omissions from, published manuscripts are the responsibility of authors, who will be asked to review proofs prior to publication. Reprint order forms will be sent with the page proofs. No page charges will be levied against authors or their institutions for publication in the journal.

Disk Submission Instructions

Please return your final, revised manuscript on disk as well as hard copy. The hard copy must match the disk.

The Journal strongly encourages authors to deliver the final, revised version of their accepted manuscripts (text, tables, and, if possible, illustrations) on disk. Given the near-universal use of computer word-processing for manuscript preparation, we anticipate that providing a disk will be convenient for you, and it carries the added advantages of maintaining the integrity of your keystrokes and expediting typesetting. Please return the disk submission slip below with your manuscript and labeled disk(s).

Guidelines for Electronic Submission

Text Storage medium. 3-1/2" high-density disk in IBM MS-DOS, Windows, or Macintosh format.

Software and format. Microsoft Word 6.0 is preferred, although manuscripts prepared with any other microcomputer word processor are acceptable. Refrain from complex formatting; the Publisher will style your manuscript according to the Journal design specifications. Do not use desktop publishing software such as Aldus PageMaker or Quark XPress. If you prepared your manuscript with one of these programs, export the text to a word processing format. Please make sure your word processing program's "fast save" feature is turned off. Please do not deliver files that contain hidden text: for example, do not use your word processor's automated features to create footnotes or reference lists.

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File names. Submit the text and tables of each manuscript as a single file. Name each file with your last name (up to eight letters). Text files should be given the three-letter extension that identifies the file format. Macintosh users should maintain the MS-DOS "eight dot three" file-naming convention.

Labels. Label all disks with your name, the file name, and the word processing program and version used.

Illustrations All print reproduction requires files for full color images to be in a CMYK color space. If possible, ICC or ColorSync profiles of your output device should accompany all digital image submissions.

Storage medium. Submit as separate files from text files, on separate disks or cartridges. If feasible, full color files should be submitted on separate disks from other image files. 3-1/2" high-density disks, CD, Iomega Zip, and 5 1/4" 44- or 88-MB SyQuest cartridges can be submitted. At authors' request, cartridges and disks will be returned after publication.

Software and format. All illustration files should be in TIFF or EPS (with preview) formats. Do not submit native application formats.

Resolution. Journal quality reproduction will require greyscale and color files at resolutions yielding approximately 300 ppi. Bitmapped line art should be submitted at resolutions yielding 600-1200 ppi. These resolutions refer to the output size of the file; if you anticipate that your images will be enlarged or reduced, resolutions should be adjusted accordingly.

File names. Illustration files should be given the 2- or 3-letter extension that identifies the file format used (i.e., .tif, .eps).

Labels. Label all disks and cartridges with your name, the file names, formats, and compression schemes (if any) used. Hard copy output must accompany all files.

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CURRENT PHARMACEUTICAL BIOTECHNOLOGY (Artigo 3)

INSTRUCTIONS FOR AUTHORS

Manuscripts should be submitted to the Editor-in-Chief without prior invitation at the following address:

Dr. Alain P. Rolland,

Editor-in-Chief "Current Pharmaceutical Biotechnology",

Vice President, Product Development,

Vical, Inc., 9373 Towne Centre Drive,

Suite 100, San Diego,

CA 92121-3088, USA;

Phone: +1-858-646-1208;

Fax: +1-858-646-1250;

E-mail: [email protected]

It is advisable that authors submit an abstract to the Editor-in-Chief prior to submitting the full manuscript. The submitted abstract should outline the intended contents and coverage of their article. For full review articles, the manuscript, written in English, should not exceed 70 pages in length (ca. 30 printed pages) and for mini-reviews a maximum of 40 pages in length (ca. 15 printed pages). The manuscript should be typed in double-spacing throughout on A-4 or American quarto paper. Dot matrix print or any print that is difficult to read is unacceptable. Two copies of the manuscript must accompany the original (along with a computer disk) and should be sent to the Editor-in-Chief at his address. All pages should be numbered. Abbreviations should be defined the first time that they are used in the manuscript and a list of abbreviations used should be provided.

Manuscript Organisation: The manuscript should be divided as: Title page, abstract and the main text. The text may be subdivided further according to the areas to be discussed. This should be followed by the Acknowledgement (if any) and Reference sections. The first page should contain the title, the author's names (initials and surname only), with an asterisk (*) in front of the name of the principal author. Financial contributions to the work being reported should be clearly acknowledged, as should any potential conflict of interest.

Abstract: The abstract should not exceed 250 words and it should condense the essential features of the review article, with the focus on the major advances in the field.

Key Words: Authors must supply up to eight key words along with their manuscript.

Text: The main text should begin on a separate page and it may be subdivided into separate sections. The review article should mention any previous important reviews in the field and contain a comprehensive discussion starting with the general background of the field. It should then go on to discuss the salient features of recent developments. The authors should avoid presenting material which has already been published in a previous review. The reference numbers should be given in square brackets [ ] in the text. Acknowledgements should be kept to a minimum.

Tables: * Data tables should be submitted in Microsoft Excel or in Microsoft Word table format.

* Each table should include a title/caption explaining what the table shows. Detailed legends may then follow.

* Tables should be given on separate pages with indications on the left hand margin to the text, as to the appropriate placement of the tables.

* Tables should not contain vertical rules.

* Columns and rows of data should be made visibly distinct by ensuring the borders of each cell display as black lines.

* Tables should be numbered consecutively in order of their citation in the body of the text, with Arabic numerals.

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* If a reference is cited in both the table and text, insert a lettered footnote in the table to refer to the numbered reference in the text.

* Tabular data provided as additional files can be submitted as an Excel spreadsheet.

Figures / Illustrations: All authors must strictly follow the guidelines below for preparing illustrations for publication in Current Pharmaceutical Biotechnology.

Editorial Requirements:

The quality of the illustrations printed in the journal largely depends on the quality of the figures/illustrations provided by the author. In preparing artwork or graphics for publication, keep in mind the following points.

* Submit the original artwork or a photographic print of the original for publication.

* Do not submit photocopies (Hardcopy submission requirement).

* Illustrations should be provided as separate files, not embedded in the text (Hardcopy submission requirement).

* Remove all color from graphics except for those illustrations (Greyscale), which are intended to be printed in color.

* Good quality of hardcopy originals are a requirement.

* Figures/illustrations cannot be modified or enhanced by the journal production staff.

* Figures should be referred to as “Fig. (1)”, “Fig. (2)” etc. in the text with figure numbers in bold within round bracket.

* Revised manuscripts should contain a complete set of artwork and photographs.

Technical Details:

* Figures should be provided on high quality, white, smooth opaque paper (Hardcopy submission requirement).

Format & Resolution:

* The following file formats can be accepted. (Preference in order of appearance) PDF, TIFF, JPEG, GIF.

* Illustrations must fit a single or double column format on the journal page, according to the following guideline below:

HEIGHT WIDTH

SINGLE COLUMN 24 cm (max) 8.5 cm (max)

DOUBLE COLUMN 24 cm (max) 18 cm (max)

* Whenever possible, submit graphics that do not have to be reduced to fit the standard figure size.

* Use the best resolution available (hardcopy submission requirement). For online submission the maximum resolution is 300 dpi.

* Avoid textures and shadings giving a three-dimensional effect to the illustration.

* Symbols and lettering in the illustration should be of similar size.

* Smaller lettering is used.

* Font: Times New Roman or Helvetica is preferable Font size: 10pt (maximum).

* Line drawings should have clear and sharp lines and should be of uniform density. Moreover, lines should be continuous without any breaks.

* Do not use lines thinner than 1 point.

Color Figures/Illustrations: * One color plate will be published free of charge in each article. The cost for the first additional published page of color figures is US$ 605; the second additional page will be for US$ 440, and each subsequent page for $ 303.

* Color figures should be supplied in CMYK not RGB colors.

* Required resolution for online submission is 300 dpi. In case of hardcopy submission, please use the maximum resolution available.

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Photographs: Submit high-contrast prints that are of single- or double-column width so that they will not have to be reduced when printed. Negatives are not acceptable. However, in case of hardcopy submission, color illustrations and plates can be published from 35 mm color slides.

Chemical Structures: Chemical structures must be drawn according to the guidelines below.

Structures should be drawn using a suitable drawing program e.g. ChemDraw and provided as separate file, submitted both on disk and in printed formats.

Numbers in bold should identify all chemical structure. If a name is also used to describe the compound, the associated number if required, should be in bold and parenthesis, e.g. “compound (1)”.

Structure Drawing Preferences:

[As according to the ACS style sheet]

Drawing Settings:

Chain angle 120o

Bond spacing 18% of width

Fixed length 14.4 pt (0.500cm, 0.2in)

Bold width 2.0 pt (0.071cm, 0.0278in)

Line width 0.6 pt (0.021cm, 0.0084in)

Margin width 1.6 pt (0.096cm)

Harsh spacing 2.5 pt (0.088cm, 0.0347in)

Text settings:

Font Times New Roman / Helvetica

Size 10pt

Under the Preference Choose:

Units points

Tolerances 3 pixels

Under Page Setup Use:

Paper US letter

Scale 100%

Structures: The chemical structures must be drawn in ChemDraw (any version) and should be provided as separate file and submitted both on disk and printed formats. The structures should fit into a width of 8 cm (for structures to be inserted within single column widths) or a width of 18 cm (for structures or schemes to be inserted in double column widths).

References: All references must be numbered in the text in square brackets, e.g. [4], or [7,10-15], in order of citation in the text. Titles of journals are abbreviated according to the Chemical Abstract Service Source Index, example:

[1] Robertson, M.P. and Ellington, A.D. (1999) Nat. Biotechnol., 17(1), 62-66.

[2] Meyer, M.C.; Straughn, A.B.; Mhatre, R.M.; Shah, V.P.; Williams, R.L. and Lesko L.J. (1998) Pharm. Res., 15(11), 1787-1791.

[3] Bebbington, C.R. (1995) in Monoclonal Antibodies - The second generation, (Zola, H., Ed.), Bios Scientific Publishers, Oxford, pp. 165-181.

Abstracts, unpublished data and personal communications (which can be only included if permission has been obtained) should not be given in the references section but they may be mentioned in the text and details provided as footnotes. All authors of referenced papers must be cited and there must be no use of the short hand version of et al. when citing authors.

Manuscript Submission: Two copies of the manuscript must accompany the original along with the soft copy of the manuscript on a computer floppy disk(s) in MS Word file format (or created in any other well-known word processing software) should be submitted. To achieve rapid publication authors are encouraged to e-mail or fax their submission to the appropriate editorial office (see above) at the same time that they mail the manuscript. For even faster publication, authors are encouraged to submit their entire manuscript via Bentham’s online

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submission service (see below). Authors must provide their full address, telephone and fax numbers with e-Mail address with all submissions.

For expedient and speedy reviewing of author's manuscripts, authors are strongly advised to include the PDF file of their manuscript on a floppy or zip disk, into the mailing material. At the same time the package is mailed, please also send by e-mail a copy of the PDF file of the manuscript to the editorial office.

Online Manuscript Submission: (preferable)

To facilitate speedy and cost-effective submission of abstracts and manuscripts, an online submission and tracking service via internet is being offered. Once the Editor-in-Chief of the journal has accepted your abstract, we would prefer that you submit your full manuscript online via our online submission service available at www.bentham-mps.org

For online submission, please provide your complete manuscript in the form of a single zipped folder containing all the material (main text, figures/ illustrations, scanned photographs, tables, chemical structures drawn in ChemDraw) as separate files and a PDF version of the entire manuscript with all the figures / illustrations / tables / chemical structures etc., embedded in the text exactly in the manner as they should appear in printing. Authors are required to proofread the PDF version of their manuscript before submission. The article will be published exactly as received and the Publishers will not be responsible for any error occurring in the manuscript in this regard.

You may, however, still submit your abstracts and manuscripts through conventional surface mail.

Page Charges: No page charges will be levied to authors.

Proofs: Authors are sent page proofs. To avoid delays in publication, proofs should be checked immediately for typographical errors and returned within 48 hours. Major changes are not acceptable at the proof stage.

Copyright: It is a condition of publication that manuscripts submitted to this journal have not been published and will not be simultaneously submitted or published elsewhere. By submitting a manuscript the authors agree that the copyright of their article is transferred to the Publishers if and when the article is accepted for publication.

Reprints: Each first named author will receive a free copy of the journal issue in which their article is published. Reprints may be ordered from the Publisher. First named authors may also order a personal print and online subscription of the journal at 50% off the normal subscription rate by contacting the subscription department at e-mail: [email protected]

Reviewing and Promptness of Publication: All papers submitted for publication will be immediately subjected to editorial scrutiny, usually in consultation with members of the Editorial Board. Every effort will be made to assess the papers quickly and the decision conveyed to the authors normally within two weeks of the receipt of the paper. The papers will be typeset and the proofs despatched to the authors normally within 4 weeks of their acceptance.

Please provide your telephone and fax numbers with your e-Mail address with all submissions.