Novas abordagens em terapia fotodinâmica: cultura tridimensional de células e órgão-em-chip com entrega de hipericina por sistemas de micro e nanoemulsão

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Ling, Ma Hui
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: 3D cell culture; cultura celular 3D; emulsão; emulsion; hipericina; hypericin; melanoma; organ-on-chip; órgão-em-chip; photodynamic therapy; terapia fotodinâmica
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75135/tde-22062022-114254/

Atualmente, em torno de 40% dos compostos terapêuticos descobertos tem sua eficiência terapêutica comprometida por serem pouco solúveis em meio aquoso. Hipericina (Hy) é um composto hidrofóbico utilizado como fotossensibilizador na terapia fotodinâmica (PDT) para tratamento do câncer. Os nanocarreadores, microemulsão (ME) e nanoemulsão (NE), foram selecionados para a encapsulação de Hy, devido aos seus grandes potenciais de incrementar a biodisponibidade de Hy em meio fisiológico e aumentar sua eficiência antineoplásica. Além disso, apesar do avanço acelerado no desenvolvimento de novo fármaco e terapia contra câncer, há necessidade de criar novos modelos in vitro para melhorar a previsibilidade dos ensaios tradicionais que utilizam majoritariamente a cultura estática de monocamada celular. O presente estudo visa desenvolver as ME e NE de Hy e utilizar os modelos de melanoma maligno 3D e órgão-em-chip para investigar a eficiência fotodinâmica de Hy. Como resultados, as ME e NE produzidas a partir do diagrama de fases pseudoternárias e ultrasonicação, respectivamente, apresentaram boa eficiência de encapsulação de Hy, maior fototoxicidade e acumulação intracelular comparando com a Hy livre para células tumorais. As MEs de Hy foram avaliadas no modelo de melanoma maligno 3D produzido pela co-cultura de células de melanoma e fibroblasto em 6% de metacrilato de gelatina (GelMA), este apresentou as semelhanças notáveis à um tecido in vivo, incluindo matriz extracelular, expressão de fator indutor de hipóxia 1- alfa (HIF-1α), espessura do tecido e maior resistência a Hy-PDT do que a cultura celular 2D. A fototoxicidade e a penetração das MEs de Hy foram mais intensas do que Hy livre. O microchip criado para mimetizar o vaso sanguíneo gerou uma tensão de cisalhamento de 1,4 a 7 dina cm-2 e demostrou a relevância fisiológica em promover a proliferação e a expressão de fator de crescimento endotelial (VEGF) das células endoteliais, as quais exibiram a dependência marcante de fluxo no aumento da fototoxicidade de Hy e a morte celular via necrose. Em conclusão, ME e NE são nanossistemas com tamanho em torno de 10 a 30 nm para carrear a Hy na PDT. Os modelos de melanoma maligno 3D com uma espessura de 3 mm e módulo de Young 4,84 kPa são sistemas robustos para avaliar a eficiência do nanocarreador no tratamento de câncer de pele. O microchip desempenhou como um método alternativo simples que permitiu os estudos in vitro sob condições controladas para a triagem de fotossensibilizadores e fármacos em geral auxiliando a melhorar a predição da sua eficácia e toxicidade em humanos.