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Publication
Preparation of complexes based on Laponite® , polydopamine, and polyethyleneimine for doxorubicin delivery
| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 2.97 MB | Adobe PDF |
Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
Cancer continues to be one of the leading causes of death worldwide, with the number of
cases expected to rise. Despite advances in medical science, many types of cancer still lack
treatments capable of fully eradicating tumors due to their unique characteristics. Chemotherapy
remains a common treatment, but it often comes with severe side effects and can sometimes be
ineffective. Nanoparticles have gained attention for their ability to enhance cancer treatment by
improving drug solubility, targeting tumors more effectively, increasing bioavailability, reducing
side effects, and prolonging circulation time.
This study focuses on the synthesis and characterization of Laponite®-based
nanocomplexes for targeted doxorubicin delivery, aiming to improve therapeutic efficacy while
minimizing side effects. The complexes were developed by incorporating polydopamine and
polyethyleneimine coatings onto Laponite nanodisks, with additional functionalization using FI PEG-FA for enhanced targeting.
The study successfully synthesized and characterized LAP/DOX/PDA(FI-PEG-FA) and
LAP/DOX/PEI(FI-PEG-FA) complexes through various physicochemical techniques, including
Nuclear Magnetic Resonance, Dynamic Light Scattering, Electrophoretic Light Scattering, and
Ultraviolet/Visible spectroscopy. The encapsulation efficiency and loading capacity of DOX were
calculated, achieving 99.68% and 28.53%, respectively. The LAP/DOX/PDA(FI-PEG-FA)
complex exhibited a diameter of 214.10 nm, a PdI value of 0.45 and a negative surface charge of
-16.60 mV. The LAP/DOX/PEI(FI-PEG-FA) complex displayed a diameter of 880.40 nm, a PdI
value of 0.41 and a positive surface charge of 20.85 mV.
The LAP/DOX/PEI(FI-PEG-FA) complex demonstrated superior effectiveness in
sustaining DOX release under physiological conditions compared to the LAP/DOX/PDA(FI-PEG FA) complex. Furthermore, In vitro cytotoxicity assays were performed to assess the impact of
these complexes on cancer cell viability, with LAP/DOX/PEI(FI-PEG-FA) demonstrating the most
significant reduction in cell viability. At 0.1 µM, the activity is around 60% and drops drastically to
about 20% at 2 µM. Cells with the LAP/DOX/PDA(FI-PEG-FA) complex maintained relatively high
metabolic activity, ranging from 85% to 100% across all concentrations.
The results suggest that these Laponite-based nanocomplexes, particularly those
functionalized with FI-PEI-PEG-FA, hold promise as effective vehicles for the controlled release
of DOX, with potential applications in targeted cancer therapy. Further studies are recommended
to optimize these complexes and assess their performance in vivo.
O cancro continua a ser uma das principais causas de morte em todo o mundo, prevendo se que o número de casos aumente. Apesar dos avanços da ciência médica, muitos tipos de cancro ainda não dispõem de tratamentos capazes de erradicar totalmente os tumores devido às suas caraterísticas únicas. A quimioterapia continua a ser um tratamento comum, mas tem frequentemente efeitos secundários graves e pode, por vezes, ser ineficaz. Nanopartículas ganharam atenção pela sua capacidade de melhorar o tratamento do cancro, melhorando a solubilidade dos fármacos, visando os tumores de forma mais eficaz, aumentando a biodisponibilidade, reduzindo os efeitos secundários e prolongando o tempo de circulação. Este estudo centra-se na síntese e caraterização de nanocomplexos à base de Laponite® para a administração de doxorrubicina, com o objetivo de melhorar a eficácia terapêutica e minimizar os efeitos secundários. Os complexos foram desenvolvidos através da incorporação de revestimentos de polidopamina e polietilenoimina em nanodiscos de Laponite, com funcionalização adicional utilizando FI-PEG-FA para melhorar o direcionamento. Neste estudo sintetizou-se e caracterizou-se com sucesso os complexos LAP/DOX/PDA(FI-PEG-FA) e LAP/DOX/PEI(FI-PEG-FA) através de várias técnicas físico químicas, incluindo Ressonância Magnética Nuclear, Espalhamento Dinâmico de Luz, Espalhamento Electroforético de Luz e Espectroscopia Ultravioleta/Visível. A eficiência de encapsulação e a capacidade de carga da DOX foram calculadas, atingindo 99,68% e 28,53%, respetivamente. O complexo LAP/DOX/PDA(FI-PEG-FA) apresentou um diâmetro de 214,10 nm, um valor de PdI de 0,45 e uma carga superficial negativa de -16,60 mV. O complexo LAP/DOX/PEI(FI-PEG-FA) apresentou um diâmetro de 880,40 nm, um valor de PdI de 0,41 e uma carga superficial positiva de 20,85 mV. O complexo LAP/DOX/PEI(FI-PEG-FA) demonstrou uma eficácia superior na libertação de DOX em condições fisiológicas, em comparação com o complexo LAP/DOX/PDA(FI-PEG FA). Além disso, foram efectuados ensaios de citotoxicidade in vitro para avaliar o impacto destes complexos na viabilidade celular, tendo o complexo LAP/DOX/PEI(FI-PEG-FA) demonstrado a redução mais significativa da viabilidade celular. A 0,1 µM, a atividade é por volta de 60%, e cai drasticamente para cerca de 20% a 2 µM. Células na presença do complexo LAP/DOX/PDA(FI PEG-FA) mantiveram uma atividade metabólica relativamente elevada, variando entre 85% e 100% em todas as concentrações. Os resultados sugerem que estes nanocomplexos à base de Laponite, particularmente os funcionalizados com FI-PEI-PEG-FA, são promissores como veículos eficazes para a libertação controlada de DOX, com potenciais aplicações na terapia do cancro. Recomenda-se a realização de mais estudos para otimizar estes complexos e avaliar o seu desempenho in viv
O cancro continua a ser uma das principais causas de morte em todo o mundo, prevendo se que o número de casos aumente. Apesar dos avanços da ciência médica, muitos tipos de cancro ainda não dispõem de tratamentos capazes de erradicar totalmente os tumores devido às suas caraterísticas únicas. A quimioterapia continua a ser um tratamento comum, mas tem frequentemente efeitos secundários graves e pode, por vezes, ser ineficaz. Nanopartículas ganharam atenção pela sua capacidade de melhorar o tratamento do cancro, melhorando a solubilidade dos fármacos, visando os tumores de forma mais eficaz, aumentando a biodisponibilidade, reduzindo os efeitos secundários e prolongando o tempo de circulação. Este estudo centra-se na síntese e caraterização de nanocomplexos à base de Laponite® para a administração de doxorrubicina, com o objetivo de melhorar a eficácia terapêutica e minimizar os efeitos secundários. Os complexos foram desenvolvidos através da incorporação de revestimentos de polidopamina e polietilenoimina em nanodiscos de Laponite, com funcionalização adicional utilizando FI-PEG-FA para melhorar o direcionamento. Neste estudo sintetizou-se e caracterizou-se com sucesso os complexos LAP/DOX/PDA(FI-PEG-FA) e LAP/DOX/PEI(FI-PEG-FA) através de várias técnicas físico químicas, incluindo Ressonância Magnética Nuclear, Espalhamento Dinâmico de Luz, Espalhamento Electroforético de Luz e Espectroscopia Ultravioleta/Visível. A eficiência de encapsulação e a capacidade de carga da DOX foram calculadas, atingindo 99,68% e 28,53%, respetivamente. O complexo LAP/DOX/PDA(FI-PEG-FA) apresentou um diâmetro de 214,10 nm, um valor de PdI de 0,45 e uma carga superficial negativa de -16,60 mV. O complexo LAP/DOX/PEI(FI-PEG-FA) apresentou um diâmetro de 880,40 nm, um valor de PdI de 0,41 e uma carga superficial positiva de 20,85 mV. O complexo LAP/DOX/PEI(FI-PEG-FA) demonstrou uma eficácia superior na libertação de DOX em condições fisiológicas, em comparação com o complexo LAP/DOX/PDA(FI-PEG FA). Além disso, foram efectuados ensaios de citotoxicidade in vitro para avaliar o impacto destes complexos na viabilidade celular, tendo o complexo LAP/DOX/PEI(FI-PEG-FA) demonstrado a redução mais significativa da viabilidade celular. A 0,1 µM, a atividade é por volta de 60%, e cai drasticamente para cerca de 20% a 2 µM. Células na presença do complexo LAP/DOX/PDA(FI PEG-FA) mantiveram uma atividade metabólica relativamente elevada, variando entre 85% e 100% em todas as concentrações. Os resultados sugerem que estes nanocomplexos à base de Laponite, particularmente os funcionalizados com FI-PEI-PEG-FA, são promissores como veículos eficazes para a libertação controlada de DOX, com potenciais aplicações na terapia do cancro. Recomenda-se a realização de mais estudos para otimizar estes complexos e avaliar o seu desempenho in viv
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Keywords
Cancer Drug delivery systems DOX Laponite® PEI PDA Cancro Sistemas de administração de medicamentos Applied Biochemistry . Faculdade de Ciências Exatas e da Engenharia