Study of amphotericin B molecular aggregation into different carrier systems

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, André Leandro
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/23518
Resumo: A anfotericina B (AmB) é um fármaco de características físico-químicas bastante peculiares: de caráter anfifílico e anfotérico. Essas características tornam difícil sua veiculação em sistemas terapêuticos. Atualmente, a AmB é veiculada por via intravenosa nas formas de micelas, lipossomas e complexos lipídicos. A literatura demonstra que existe uma íntima relação entre a forma como a AmB está complexada ao sistema carreador e sua resposta biológica. Entretanto, há uma deficiência nos dados de caracterização fisico-química dos produtos disponíveis contendo AmB. Portanto, o objetivo deste trabalho foi realizar a caracterização físico-química de sistemas carreadores de AmB visando uma predição de sua resposta biológica. Os sistemas micelares de AmB foram os primeiros produtos disponíveis à prática clínica, de forma que sua patente expirou há alguns anos. Neste trabalho, o sistema original e dois de seus similares foram caracterizados e o aumento da estabilidade destes sistemas após aquecimento, pela formação dos super-agregados de AmB foi estudado. O sistema liposomal AmBisome® também foi caracterizado e, pela primeira vez, foi estudada a possibilidade de super-agregação, a exemplo dos sistemas micelares, a partir de lipossomas. A incorporação de AmB em sistemas nano e microemulsionados foi apresentada e as características físico-químicas destes sistemas foram estudados, com demonstração de suas aplicações no tratamento ocular de infecções fúngicas e também para o tratamento de leishmaniose visceral. As principais técnicas de caracterização aplicadas foram espectroscopia UV-Vis, dicroísmo circular e espalhamento dinâmico de luz. A técnica de calorimetria de titulação isotérmica (ITC) foi utilizada numa tentativa de medir a energia de formação dos superagregados. Adicionalmente, um derivado solúvel de AmB foi desenvolvido e caracterizado por espectroscopia de massa atômica, infra-vermelho, UV-Vis e dicroísmo circular, bem como incorporado em sistema microemulsionado como estratégia de veiculação deste derivado solúvel. Os resultados revelam que os sistemas contendo AmB apresentam diferentes formas de agregação molecular dependendo do carreador, da forma de incorporação do fármaco e do diluente empregado para redispersar o sistema. Segundo a literatura, o estado de agregação está intimamente ligado à eficácia e à toxicidade da molécula. Nos sistemas nanoemulsionados a AmB apresenta-se na forma agregada e multi-agregada. Na microemulsão, está incorporada na forma monomérica. Os sistemas micelares aquecidos dão lugar à formação de super-agregados de AmB enquanto os sistemas lipossomais são incapazes de se modificar em super-agregados. O derivado solúvel de AmB apresentou características que diferem da AmB original. Contudo, quando incorporado na microemulsão, o estado de agregação é similar ao da molécula original tanto nas análises de UV-Vis quanto de dicroísmo circular. Pode-se concluir que a forma de agregação de AmB varia não somente de acordo com o tipo de carreador, mas também com sua concentração no meio e com o tipo de incorporação, ainda que num mesmo tipo de carreador. Finalmente, o derivado solúvel abre a possibilidade de veiculação do fármaco em carreadores de caráter aquoso para o tratamento de diversas enfermidades e por várias vias de administração.
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Atualmente, a AmB é veiculada por via intravenosa nas formas de micelas, lipossomas e complexos lipídicos. A literatura demonstra que existe uma íntima relação entre a forma como a AmB está complexada ao sistema carreador e sua resposta biológica. Entretanto, há uma deficiência nos dados de caracterização fisico-química dos produtos disponíveis contendo AmB. Portanto, o objetivo deste trabalho foi realizar a caracterização físico-química de sistemas carreadores de AmB visando uma predição de sua resposta biológica. Os sistemas micelares de AmB foram os primeiros produtos disponíveis à prática clínica, de forma que sua patente expirou há alguns anos. Neste trabalho, o sistema original e dois de seus similares foram caracterizados e o aumento da estabilidade destes sistemas após aquecimento, pela formação dos super-agregados de AmB foi estudado. O sistema liposomal AmBisome® também foi caracterizado e, pela primeira vez, foi estudada a possibilidade de super-agregação, a exemplo dos sistemas micelares, a partir de lipossomas. A incorporação de AmB em sistemas nano e microemulsionados foi apresentada e as características físico-químicas destes sistemas foram estudados, com demonstração de suas aplicações no tratamento ocular de infecções fúngicas e também para o tratamento de leishmaniose visceral. As principais técnicas de caracterização aplicadas foram espectroscopia UV-Vis, dicroísmo circular e espalhamento dinâmico de luz. A técnica de calorimetria de titulação isotérmica (ITC) foi utilizada numa tentativa de medir a energia de formação dos superagregados. Adicionalmente, um derivado solúvel de AmB foi desenvolvido e caracterizado por espectroscopia de massa atômica, infra-vermelho, UV-Vis e dicroísmo circular, bem como incorporado em sistema microemulsionado como estratégia de veiculação deste derivado solúvel. Os resultados revelam que os sistemas contendo AmB apresentam diferentes formas de agregação molecular dependendo do carreador, da forma de incorporação do fármaco e do diluente empregado para redispersar o sistema. Segundo a literatura, o estado de agregação está intimamente ligado à eficácia e à toxicidade da molécula. Nos sistemas nanoemulsionados a AmB apresenta-se na forma agregada e multi-agregada. Na microemulsão, está incorporada na forma monomérica. Os sistemas micelares aquecidos dão lugar à formação de super-agregados de AmB enquanto os sistemas lipossomais são incapazes de se modificar em super-agregados. O derivado solúvel de AmB apresentou características que diferem da AmB original. Contudo, quando incorporado na microemulsão, o estado de agregação é similar ao da molécula original tanto nas análises de UV-Vis quanto de dicroísmo circular. Pode-se concluir que a forma de agregação de AmB varia não somente de acordo com o tipo de carreador, mas também com sua concentração no meio e com o tipo de incorporação, ainda que num mesmo tipo de carreador. Finalmente, o derivado solúvel abre a possibilidade de veiculação do fármaco em carreadores de caráter aquoso para o tratamento de diversas enfermidades e por várias vias de administração.The amphotericin B (AmB) is a drug of peculiar physicochemical features: being amphiphilic and amphoteric. These characteristics turn difficult the drug load into therapeutic systems. AmB is currently available in the market as micelles, liposomes and lipid complex for injection. The literature show that there is an intimate correlation between the AmB bound to the carrier and its biological response. However, there is a deficiency concerning the physicochemical characterization of the available AmB-containing products. Therefore, the aim of this work was to characterize AmB-containing carriers seeking a prediction to its biological response. The AmB-containing micellar system was the first product available for clinical use. The patent of this product has already expired some years ago. In this work we have characterized the original system and two other similar micellar products. In addition, we studied the stability increase of heated systems, by the formation of AmB “super-aggregates”. AmBisome®, an AmB-containing liposomal system, was also characterized and, for the first time, tested for the possibility of super-aggregates formation. The AmB incorporation into nano and microemulsion systems was presented and the physicochemical characteristics evaluated, focusing mainly on applications for the treatment of fungal ocular diseases and also for visceral leishmaniasis. The main techniques used for characterization were electronic spectroscopy, circular dichroism and dynamic light scattering. The isothermal titration calorimetry (ITC) was used as an attempt to measuring the super-aggregates energy formation. Besides, an AmB soluble derivative was developed and characterized by atomic mass spectroscopy, infra-red, UV-Vis and circular dichroism. Then, this AmB-derivative was loaded into a microemulsion as a vehiculation strategy. The overall results show that the AmB-containing systems presented different molecular aggregation states that depends on the carrier, the way the drug is incorporated and also on the diluent. According to the literature, the aggregation state is associated with both, drug efficiency and toxicity. In nanoemulsion systems, the drug is found aggregated and multi-aggregated. In microemulsions, AmB is loaded as monomers. The heated micellar systems form AmB super-aggregates while the liposomal system is unable to form such molecular structure. Moreover, the AmB soluble derivative presented distinct features when compared to the original molecule. However, once incorporated into the microemulsion, the aggregation state is similar to that of the original AmB molecule, as supported by UV-Vis and circular dichroism results. It can be concluded that the AmB aggregation state varies according to the kind of carrier, the drug concentration and also the way of drug incorporation, even into one same carrier. Finally, the soluble derivative opens the possibility for drug carrying into aqueous vehicles for the treatment of many diseases by different administration routes.2018-04-27porCNPQ::ENGENHARIAS: BIOTECNOLOGIAAnfotericina BEspectroscopiaSistemas carreadoresSuper-agregadosDerivado solúvel de anfotericina BStudy of amphotericin B molecular aggregation into different carrier systemsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOTECNOLOGIAUFRNBrasilinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALStudyAmphotericinBMolecular_Silva_2017.pdfStudyAmphotericinBMolecular_Silva_2017.pdfapplication/pdf10330745https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/23518/1/StudyAmphotericinBMolecular_Silva_2017.pdfe861f75d3a8877a7560a3d34dd05fe5dMD51TEXTAndreLeandroSilva_TESE.pdf.txtAndreLeandroSilva_TESE.pdf.txtExtracted texttext/plain229713https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/23518/4/AndreLeandroSilva_TESE.pdf.txt6d24943b09fe5f8d29c870b0ca912b35MD54StudyAmphotericinBMolecular_Silva_2017.pdf.txtStudyAmphotericinBMolecular_Silva_2017.pdf.txtExtracted texttext/plain229713https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/23518/6/StudyAmphotericinBMolecular_Silva_2017.pdf.txt6d24943b09fe5f8d29c870b0ca912b35MD56THUMBNAILAndreLeandroSilva_TESE.pdf.jpgAndreLeandroSilva_TESE.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg3088https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/23518/5/AndreLeandroSilva_TESE.pdf.jpgf4853581e707f3d9f4d6d62c34153b44MD55StudyAmphotericinBMolecular_Silva_2017.pdf.jpgStudyAmphotericinBMolecular_Silva_2017.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg3088https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/23518/7/StudyAmphotericinBMolecular_Silva_2017.pdf.jpgf4853581e707f3d9f4d6d62c34153b44MD57123456789/235182024-03-19 01:05:45.964oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/23518Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2024-03-19T04:05:45Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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