SISTEMAS DE NANOPARTÍCULAS DE BASE LIPÍDICA PARA ENTREGA DE ÁCIDOS NUCLEICOS

Abstract

O uso de ácidos nucleicos como fármaco tem vindo a ganhar interesse ao longo dos últimos 20 anos, contudo existem diversas barreiras que limitam o uso direto destas entidades. Os ácidos nucleicos são facilmente degradados pelas nucleases existentes nos diversos tecidos, podem agregar e são facilmente excretadas pelos rins. Além disso, podem sofrer mecanismos de excreção pelos tecidos ou não interagir com estes devido à sua carga negativa. Isto despoletou o interesse pelo desenvolvimento de nanopartículas lipídicas como forma de veículo que permita conduzir o fármaco até ao alvo terapêutico. As nanopartículas lipídicas contendo lípidos catiónicos ionizáveis são atualmente uma das formulações mais promissoras para a entrega de diferentes tipos de ácidos nucleicos, atingindo recentemente o seu culminar com o seu uso em vacinas de mRNA, como é o caso da vacina covid. Ainda assim, estas formulações apresentam algumas limitações nomeadamente um escape endossomal que ronda valores muito baixos. A baixa libertação endossomal reduz de forma significativa o potencial terapêutico destas formulações uma vez que o alvo terapêutico da maioria dos ácidos nucleicos encontra-se no citosol das células. No presente trabalho pretendeu-se desenvolver uma estratégia que permitisse melhorar a libertação endossomal. Para o efeito, explorou-se o fotossensibilizador LUZ51b com o objectivo de desenvolver nanopartículas lipídicas activáveis através de uma fonte de luz externa. A LUZ51b é uma bacterioclorina lipofílica com forte absorção na zona do infravermelho. Esta característica é muito importante pois permite uma maior penetração da luz nos tecidos. Numa fase inicial, procedeu-se à optimização de uma formulação lipossomal encapsulando LUZ51b na bicamada lipídica e calceína no meio interno aquoso. Foram testados dois métodos de preparação dos lipossomas (método de hidratação do filme lipídico e método de injecção de etanol), bem como formulações com diferentes quantidades de LUZ51b. Os resultados obtidos demostraram que a irradiação a 740 nm dos lipossomas contendo LUZ51b permitiu induzir a destabilização destes com a subsequente libertação do seu conteúdo. Este efeito é provavelmente explicado pela oxidação lipídica mediada pelas espécies reactivas de oxigénio provenientes da activação da LUZ51b. A libertação da calceína verificou-se mais eficiente com os lipossomas preparadas com a maior quantidade de LUZ51b mas nunca ultrapassou os 60%.

The use of nucleic acids as a drug has gained interest over the last 20 years, however there are several obstacles that limit the direct use of these entities. Nucleic acids are easily degraded by nucleases existing in different tissues, they can aggregate and are easily excreted through rinses. In addition, they may suffer from tissue excretion or not interact with them due to their negative charge.. This sparked interest in the development of lipid nanoparticles as a vehicle that allows the drug to be delivered to the therapeutic target. Lipid nanoparticles containing ionizable cationic lipids are currently one of the most promising formulations for the delivery of different types of nucleic acids, recently reaching its culmination with its use in mRNA vaccines, such as the covid vaccine. Even so, these formulations have some limitations; namely, very low endosomal escape levels. The low endosomal release significantly reduces the therapeutic potential of these formulations since the therapeutic targets of most nucleic acids are found in the cytosol of the cells. In the present work, we aimed to develop a strategy that would improve endosomal release. For this purpose, the photosensitizer LUZ51b was explored with the aim of developing lipid nanoparticles that can be activated through an external light source. LUZ51b is a lipophilic bacteriochlorin with strong absorption in the infrared region. This feature is very important as it allows greater penetration of light into the tissues.On an initial phase, the optimization of a liposomal formulation was carried out by encapsulating LUZ51b in the lipid bilayer and calcein in the internal aqueous medium. Two methods of liposome preparation were tested (lipid film hydration method and ethanol injection method), as well as formulations with different amounts of LUZ51b.The results obtained showed that the irradiation at 740 nm of the liposomes containing LUZ51b allowed to induce their destabilization with the subsequent release of their content. This effect could be explained by lipid oxidation mediated by reactive oxygen species arising from LUZ51b activation. Calcein release was found to be more efficient with liposomes prepared with the highest amount of LUZ51b, although never exceeding 60%.