Impacto das nanopartículas de Sílica na transição de polímeros termossensíveis usados na administração controlada de medicamentos
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Data de Publicação: | 2024 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFSCAR |
Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/19220 |
Resumo: | Conventional systemic drug delivery methods have shown reduced effectiveness compared to localized release systems. Therefore, thermosensitive nanocomposites were synthesized using poly(N-vinylcaprolactam) (PNVCL) and silica nanoparticles for controlled and localized release of both hydrophilic (doxorubicin hydrochloride - DOX) and hydrophobic (naringin) drugs. The nanospheres were produced in two distinct sizes (80 and 330 nm), and their surfaces were modified with organosilane MPS to enable binding to the polymer. Although the inclusion of silica did not impact the sol-gel transition temperature of PNVCL, it induced changes in the transition profile, resulting in a diffuse transition due to reduced solvation of the polymeric chains. Additionally, there was a reduction in the transition enthalpy, attributed to the formation of smaller cooperative units resulting from the crosslinking role of the nanoparticles. Controlled release experiments demonstrated that all materials effectively regulated the release of the drugs over seven days at physiological temperature and under acidic and neutral pH conditions. The higher release under acidic conditions was attributed to increased erosion of the polymeric matrix. On the other hand, the lower release of naringin under physiological conditions was attributed to enhanced interaction with the hydrophobic interior of the polymer after the transition. Finally, cytotoxicity tests were conducted on pure or DOX-loaded polymers using non-tumor cells (L929) and bladder carcinoma tumor cells (MB49). The unloaded polymers showed no decrease in viability in any cell line after 24 hours, confirming the biocompatibility of the materials. However, the loaded polymers demonstrated cytotoxicity specifically when applied to tumor cells, with a synergistic effect between the 330 nm nanoparticles and the drug, resulting in an 80% reduction in viability in just 24 hours. |
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The nanospheres were produced in two distinct sizes (80 and 330 nm), and their surfaces were modified with organosilane MPS to enable binding to the polymer. Although the inclusion of silica did not impact the sol-gel transition temperature of PNVCL, it induced changes in the transition profile, resulting in a diffuse transition due to reduced solvation of the polymeric chains. Additionally, there was a reduction in the transition enthalpy, attributed to the formation of smaller cooperative units resulting from the crosslinking role of the nanoparticles. Controlled release experiments demonstrated that all materials effectively regulated the release of the drugs over seven days at physiological temperature and under acidic and neutral pH conditions. The higher release under acidic conditions was attributed to increased erosion of the polymeric matrix. On the other hand, the lower release of naringin under physiological conditions was attributed to enhanced interaction with the hydrophobic interior of the polymer after the transition. Finally, cytotoxicity tests were conducted on pure or DOX-loaded polymers using non-tumor cells (L929) and bladder carcinoma tumor cells (MB49). The unloaded polymers showed no decrease in viability in any cell line after 24 hours, confirming the biocompatibility of the materials. However, the loaded polymers demonstrated cytotoxicity specifically when applied to tumor cells, with a synergistic effect between the 330 nm nanoparticles and the drug, resulting in an 80% reduction in viability in just 24 hours.Métodos convencionais de entrega sistêmica de medicamentos têm demonstrado eficácia reduzida em comparação com sistemas de liberação localizada. Portanto, foram sintetizados nanocompósitos termossensíveis utilizando poli(N-vinilcaprolactama) (PNVCL) e nanopartículas de sílica para a liberação controlada e localizada de medicamentos tanto hidrofílicos (cloridrato de doxorrubicina - DOX) quanto hidrofóbicos (naringina). As nanoesferas foram produzidas em dois tamanhos distintos (80 e 330 nm), e suas superfícies foram modificadas com organossilano MPS para permitir sua ligação ao polímero. Embora a inclusão de sílica não tenha impactado a temperatura de transição sol-gel do PNVCL, provocou alterações no perfil de transição, resultando em uma transição difusa devido à menor solvatação das cadeias poliméricas. Além disso, houve uma redução na entalpia de transição, atribuída à formação de unidades cooperativas menores resultantes do papel de agente reticulante das nanopartículas. Experimentos de liberação controlada demonstraram que todos os materiais regularam efetivamente a liberação dos medicamentos ao longo de sete dias em temperatura fisiológica e em condições de pH ácido e neutro. A maior liberação em condições ácidas foi atribuída ao aumento da erosão da matriz polimérica. Por outro lado, a menor liberação de naringina em condições fisiológicas foi atribuída à maior interação com o interior hidrofóbico do polímero após a transição. Por fim, testes de citotoxicidade foram conduzidos em polímeros puros ou carregados com DOX usando células não tumorais (L929) e células tumorais de carcinoma de bexiga (MB49). Os polímeros não carregados não apresentaram diminuição na viabilidade em nenhuma linha celular após 24 horas, confirmando a biocompatibilidade dos materiais. No entanto, os polímeros carregados demonstraram citotoxicidade especificamente quando aplicados a células tumorais, com um efeito sinérgico entre as nanopartículas de 330 nm e o fármaco, resultando em uma redução de 80% na viabilidade em apenas 24 horas.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)2018/12871-0porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Química - PPGQUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessHidrogelPolímero termossensívelLCSTPNVCLLiberação controladaHydrogelThermosensitive polymerDrug delivery systemsCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICAImpacto das nanopartículas de Sílica na transição de polímeros termossensíveis usados na administração controlada de medicamentosImpact of Silica nanoparticles on the transition of thermosensitive polymers used in drug delivery systemsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALLST_teseFINA29fev2024.pdfLST_teseFINA29fev2024.pdfTese de Doutoradoapplication/pdf5294324https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/19220/3/LST_teseFINA29fev2024.pdfa028c7d5ff021d804487729bf230f284MD53CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8810https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/19220/2/license_rdff337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aecMD52TEXTLST_teseFINA29fev2024.pdf.txtLST_teseFINA29fev2024.pdf.txtExtracted texttext/plain186359https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/19220/4/LST_teseFINA29fev2024.pdf.txtc20dc6ead91c5c8274cf7de9166abde4MD54ufscar/192202024-05-14 17:29:29.237oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/19220Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222024-05-14T17:29:29Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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