Estudo das propriedades físico-químicas da hipericina encapsulada em nanoesferas do copolímero plurônico® F-127

Abstract

RESUMO: Hipericina (Hip) é um composto fotossensibilizador de origem natural extraído das plantas do gênero Hypericum perforatum ou obtido sinteticamente a partir do precursor emodin. Diversos estudos in vitro e in vivo têm demonstrado atividade antidepressiva, antiviral, retroviral, antibacteriana, anticâncer e antifúngica, em que, na maioria desses tratamentos a luz tem fundamental importância, aumentando sua eficácia, principalmente no tratamento do câncer. Quando fotossensibilizadores são utilizados contra câncer na presença de luz a técnica é denominada Terapia Fotodinâmica, que tem como fundamento a aplicação tópica ou sistêmica de um composto fotossensibilizador, seguido de excitação com luz visível na presença de oxigênio molecular induzindo a formação de espécies citotóxicas responsáveis pela necrose ou apoptose celular. Entretanto, a elevada hidrofobicidade da Hipericina que confere afinidade por membranas celulares, têm-se como um inconveniente para sua administração intravenosa, por formar auto-agregados em meio aquoso. Desta forma, a utilização de sistemas biotransportadores, como micelas copoliméricas, são de fundamental importância para manter as propriedades fotoquímicas e fotofísicas da Hipericina monomerizada preservadas para uma possível aplicação em foto-diagnóstico ou em terapia fotodinâmica. Foi então pesquisada a possibilidade da utilização do copolímero nanoestruturado tri-bloco F-127 na formulação deste composto. No intuito de investigar se a Hipericina interage bem com o biotransportador para que formem um sistema adequado à administração, foram realizados estudos prévios envolvendo a interação da Hipericina com o copolímero nanoestruturado F-127 (isotermas de ligação), os resultados indicaram um perfil de associação/ligação e monomerização da Hip no microambiente micelar, mostrando que o aumento da temperatura causa aumento da interação da Hip com o F-127. Este comportamento foi investigado a nível molecular estimando-se os parâmetros termodinâmicos de interação (?Gº, ?Hº e ?Sº), com uso de metodologia adequada. O perfil espectral do fotossensibilizador encapsulado mostrou-se semelhante ao obtido em etanol,com pequeno deslocamento para maiores comprimentos de onda. Os valores de rendimento quântico de fluorescência (?F) e coeficiente de absorção molar (?) permaneceram relativamente semelhantes ao reportado na literatura para etanol até a razão fármaco-micela copolimérica igual a 4/1, indicando preservação das propriedades fotoquímicas da Hip encapsulada em F-127 até essas proporções. Acima desta razão tanto os valores de ?F, como os de (?) decaem com o aumento da razão [Hip]/[F-127]micela. A capacidade de solubilização (?) da Hipericina no copolímero F-127 foi determinada empregando os espectros de emissão de fluorescência, resultando em uma solubilização de 3 moléculas de Hip por micela de F-127 ([Hip]/[F-127]micela = 3) ou 1g de copolímero é capaz de solubilizar eficientemente, mantendo sua integridade fotoquímicas e fotofísicas até 1,8mg de Hip

ABSTRACT: Hypericin (Hyp) is a natural photosensitizer extracted from plants of the genus Hypericum perforatum or obtained through emodin as a precursor. When photosensitizers are used against tumor in presence of light the technique is named Photodynamic Therapy, those fundaments include topic or systemic application of a photosensitizer compound, straight of visible light excitation on molecular oxygen presence, inducing cytotoxic species formation responsible for cellular necrosis or apoptosis. However, the high hydrophobicity of Hypericin that confers affinity for cellular membranes it has presented as a drawback for intravenous administration. Thus, the uses of biocarrier system, like copolymeric nanospheres are fundamental to maintain preserved the photochemistry and photophysics properties of monomeric Hypericin for a possible application in photodiagnosis and photodynamic therapy. In this way, in this work F-127 copolymer has been studied on formulation of Hypericin. In this work were conducted studies involving the interaction of Hypericin with the nano-structured F-127 copolymer (binding isotherms), the results indicating indicated a binding profile and Hypericin monomerization within the micellar micro-environment, showing that the temperature increase leads increasing of binding in the Hip to F-127. This behavior it was better investigated at molecular level through estimation of the interaction thermodynamics parameters (?Gº, ?Hº e ?Sº), using a suitable methodology. The encapsulated photosensitizer spectral shapes show itself similar to that obtained in ethanol, with a small redshift. The values of fluorescence quantum yield (?F) and molar absorption coefficient (?) remained relatively similar to those reported in the literature for Hyp in ethanol until drug/micelle ratio up to 4/1, indicating photophysical properties preservation of Hypericin encapsulated in F-127 under these proportions. Above this ratio both ?F and (?) values decay with the ratio [Hip]/[F-127]micelle increasing. The solubilizing capacity (?) of Hypericin in the F-127 copolymer was determined using the fluorescence emission spectra, resulting in a solubility of 3 molecules of Hyp for F-127 micelle ([Hip]/[F-127]micelle = 3) or 1g of copolymer is able to solubilize by 1,8 mg of Hyp. The formulation stabilities were evaluated in relation to time and temperature, where it was checked that as bigger the raio [Hip]/[F-127]micelle as smaller it is the stability of formulate, showing the existence of a Hyp time reorganization on copolymeric micellar system, facilitated by the approximation of Hyp molecules in the hydrophobic micro-environment. The lyophilization (freeze-drying storage) leads to a significant increase of temporal stability related to the formulated in aqueous solution. However, all formulations remained stable when the solution temperature is decreasing below its critical micellization temperature and subsequently return to room temperature, it doing with its spectroscopic properties were restored by temperature increases. Fluorescence suppression study using iodide and acrylamide suggested preferential localization of Hyp in the core hydrophobic of F-127 micelle, due not present suppression curve in none of both suppressors. Thus, it was possible to develop an aqueousoluble Hypericin formulation using F-127 copolymer as a biocarrier, preserving its spectroscopic properties, making this photosensitizer promisor to future applications in photodynamic therapy