Nanopartículas lipídicas funcionalizadas com transferrina para a veiculação de cabazitaxel: desenvolvimento, caracterização físico-química e avaliação da eficácia em células de câncer de próstata

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Main Author: Mendes, Maria Gabriela Araújo
Publication Date: 2025
Format: Doctoral thesis
Language: por
Source: Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)
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Summary: Prostate cancer (PCa) is the fourth most common malignancy worldwide, and its treatment may show limited efficacy due to side effects and hypersensitivity. Cabazitaxel (CBZ) is an antineoplastic agent used in prostate cancer therapy; however, due to its low selectivity and high lipophilicity, chemotherapy often exhibits reduced effectiveness. In this context, transferrin-functionalized solid lipid nanoparticles (SLN) provide a targeted therapy directed to the transferrin receptor (TfR), which is overexpressed on the membrane of prostate cancer cells.This study aimed to develop transferrin-functionalized solid lipid nanoparticles loaded with cabazitaxel, characterize their physicochemical properties, and evaluate their in vitro efficacy in prostate cancer cell lines. Nanoparticles were prepared using a Box-Behnken factorial design and consisted of soybean phosphatidylcholine, glyceryl palmitostearate, and stearic acid. Transferrin was covalently bound to the DSPE-PEG-maleimide group present in the nanoparticle structure.The transferrin-functionalized SLNs showed a mean particle size of 139.76 nm ± 1.01, a polydispersity index (PDI) of 0.375 ± 0.003, a zeta potential of –34.76 mV ± 0.88, encapsulation efficiency (EE%) of 88% ± 12.5, and conjugation efficiency (CE%) of 71.61 ± 0.85%. Electron microscopy revealed spherical morphology. In electrophoresis, free transferrin showed a band at 80 kDa, while the functionalized nanoparticles did not, indicating protein binding to the nanoparticles. Circular dichroism confirmed the α-helical structure of transferrin, and fluorescence spectroscopy validated conjugation.The results highlight the relevance of nanostructured systems as a strategy to improve oncological therapy. High cell viability in L929 fibroblasts demonstrated the biocompatibility of the developed systems, while the marked reduction in viability in DU145 and PC3 prostate cancer lines confirmed the efficacy of lipidic encapsulation in inducing selective cytotoxicity. Although transferrin functionalization did not significantly enhance in vitro toxicity, the data indicate its potential as an active targeting vector, favoring cellular internalization in tumor cells overexpressing transferrin receptors. This selectivity represents an important advance in reducing systemic side effects and improving therapeutic efficacy.Overall, the findings presented here support the role of nanotechnology as a promising tool in the development of safer and more effective antitumor therapies.
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spelling Mendes, Maria Gabriela AraújoNicolete, RobertoEloy, Josimar de Oliveira2025-10-02T15:13:08Z2025-10-02T15:13:08Z2025MENDES, Maria Gabriela Araújo. Nanopartículas lipídicas funcionalizadas com transferrina para a veiculação de cabazitaxel: desenvolvimento, caracterização físico-química e avaliação da eficácia em células de câncer de próstata. 2025. 108 f. Tese (Doutorado em Ciências Farmacêuticas) - Faculdade de Farmácia, Odontologia e Enfermagem, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025. Disponível em: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/82855. Acesso em: 02 out. 2025.http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/82855Prostate cancer (PCa) is the fourth most common malignancy worldwide, and its treatment may show limited efficacy due to side effects and hypersensitivity. Cabazitaxel (CBZ) is an antineoplastic agent used in prostate cancer therapy; however, due to its low selectivity and high lipophilicity, chemotherapy often exhibits reduced effectiveness. In this context, transferrin-functionalized solid lipid nanoparticles (SLN) provide a targeted therapy directed to the transferrin receptor (TfR), which is overexpressed on the membrane of prostate cancer cells.This study aimed to develop transferrin-functionalized solid lipid nanoparticles loaded with cabazitaxel, characterize their physicochemical properties, and evaluate their in vitro efficacy in prostate cancer cell lines. Nanoparticles were prepared using a Box-Behnken factorial design and consisted of soybean phosphatidylcholine, glyceryl palmitostearate, and stearic acid. Transferrin was covalently bound to the DSPE-PEG-maleimide group present in the nanoparticle structure.The transferrin-functionalized SLNs showed a mean particle size of 139.76 nm ± 1.01, a polydispersity index (PDI) of 0.375 ± 0.003, a zeta potential of –34.76 mV ± 0.88, encapsulation efficiency (EE%) of 88% ± 12.5, and conjugation efficiency (CE%) of 71.61 ± 0.85%. Electron microscopy revealed spherical morphology. In electrophoresis, free transferrin showed a band at 80 kDa, while the functionalized nanoparticles did not, indicating protein binding to the nanoparticles. Circular dichroism confirmed the α-helical structure of transferrin, and fluorescence spectroscopy validated conjugation.The results highlight the relevance of nanostructured systems as a strategy to improve oncological therapy. High cell viability in L929 fibroblasts demonstrated the biocompatibility of the developed systems, while the marked reduction in viability in DU145 and PC3 prostate cancer lines confirmed the efficacy of lipidic encapsulation in inducing selective cytotoxicity. Although transferrin functionalization did not significantly enhance in vitro toxicity, the data indicate its potential as an active targeting vector, favoring cellular internalization in tumor cells overexpressing transferrin receptors. This selectivity represents an important advance in reducing systemic side effects and improving therapeutic efficacy.Overall, the findings presented here support the role of nanotechnology as a promising tool in the development of safer and more effective antitumor therapies.O câncer de próstata ou CaP é o quarto mais incidente no mundo, cujo tratamento pode apresentar eficácia limitada em decorrência de efeitos colaterais e de hipersensibilidade. O cabazitaxel (CBZ) é um agente antineoplásico utilizado no tratamento do câncer de próstata. No entanto, por ser pouco seletivo e possuir elevada lipofilicidade, a quimioterapia possui eficácia limitada. Desse modo, as nanopartículas lipídicas sólidas funcionalizadas com transferrina possibilitam uma terapia alvo direcionada para o receptor de transferrina (TfR), o qual está superexpresso na membrana das células cancerígenas prostáticas. Assim, o presente trabalho objetivou desenvolver nanopartículas lipídicas sólidas funcionalizadas com transferrina e carregadas com cabazitaxel, realizar sua caracterização físico-química e avaliar a eficácia in vitro em linhagens de câncer de próstata. Para desenvolver as nanopartículas, foi utilizado o planejamento fatorial do tipo Box-Behnken. As nanopartículas foram compostas por fosfatidilcolina de soja, palmitoestearato de glicerila e ácido esteárico. A transferrina foi covalentemente ligada ao grupamento DSPE-PEG-maleimida, presente na nanopartícula. Os resultados da nanopartícula lipídica sólida funcionalizada com transferrina mostraram tamanho médio de partícula de 139,76 nm ± 1,01; índice de polidispersão (PDI) de 0,375 ± 0,003; potencial zeta de e - 34,76 mV ± 0,88, eficiência de encapsulação (EE%) de 88% ± 12,5 e eficiência de conjugação (EC%) de 71,61 ± 0,85 %. A microscopia eletrônica evidenciou o formato esférico das formulações. Na eletroforese, a transferrina livre apresentou uma banda a 80 kDa, enquanto a nanopartícula funcionalizada não mostrou banda, indicando adesão da proteína à nanopartícula. O ensaio de dicroísmo circular confirmou a estrutura α-helicoidal da transferrina e a espectroscopia de fluorescência validou a conjugação. Os resultados obtidos no presente estudo evidenciam a relevância da utilização de sistemas nanoestruturados como estratégia para o aprimoramento da terapia oncológica. A elevada viabilidade celular observada na linhagem L929 demonstra a biocompatibilidade dos sistemas desenvolvidos, enquanto a acentuada redução da viabilidade nas linhagens DU145 e PC3 confirma a eficácia do encapsulamento lipídico na indução da citotoxicidade seletiva. Embora a funcionalização com transferrina (Tf) não tenha promovido aumento significativo da toxicidade in vitro, os dados indicam seu potencial como vetor de direcionamento ativo, favorecendo potencialmente a internalização celular em células tumorais que superexpressam receptores de transferrina. Essa seletividade representa um avanço importante na redução de efeitos colaterais sistêmicos e aumento da eficácia terapêutica. Assim, os dados aqui apresentados contribuem para a consolidação da nanotecnologia como ferramenta promissora no desenvolvimento de terapias antitumorais mais seguras e eficazes.Nanopartículas lipídicas funcionalizadas com transferrina para a veiculação de cabazitaxel: desenvolvimento, caracterização físico-química e avaliação da eficácia em células de câncer de próstatainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisNeoplasias da PróstataNanopartículasTransferrinaProstatic NeoplasmsNanoparticlesTransferrinCNPQ::CIENCIAS DA SAUDE::FARMACIAinfo:eu-repo/semantics/embargoedAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFChttp://lattes.cnpq.br/0241985261324360https://orcid.org/0000-0003-3219-9969http://lattes.cnpq.br/0457331724846112https://orcid.org/0000-0002-6101-1155http://lattes.cnpq.br/04470735558935302025-12-12ORIGINAL2025_tese_mgamendes.pdf2025_tese_mgamendes.pdfapplication/pdf3072903http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/82855/7/2025_tese_mgamendes.pdf460ca28ee112eed89a30e3d929fe8b85MD57LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/82855/8/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD58riufc/828552025-10-02 12:14:23.487oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2025-10-02T15:14:23Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false
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