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Vetores de liberação de medicamentos capazes de garantir alta eficácia antitumoral e reduzir os efeitos colaterais são objetivos primários, permanecendo um grave desafio químico-farmacêutico 1,2. Até o momento, seu progresso é limitado inicialmente pelo contraste de uma liberação insuficiente de drogas in situ e um nível crítico de toxicidade inespecífica 3,4,5. Nos últimos anos, vários sistemas de liberação de medicamentos foram implementados para melhorar a administração de agentes anticancerígenos, incluindo lipossomas, micelas poliméricas, polimerossomos 6,7,8,9,10. Esses sistemas apresentam potencial para aumentar o tempo de circulação e a seletividade de fármacos, ao mesmo tempo em que reduzem a distribuição e o acúmulo em órgãos e tecidos saudáveis. De qualquer forma, as formulações encapsuladas de quimioterápicos antineoplásicos, como as antraciclinas, levaram a uma eficiência de internalização de medicamentos significativamente reduzida. Recentemente, carreadores de mícrons e submícrons responsivos a estímulos, como microbolhas11, microgotículas, nanopartículas híbridas de ouro12, nano-hidrogéis13, scaffolds PLGA e plataformas mesoporosas14, vêm ganhando interesse farmacológico por sua alta versatilidade em direcionar e exercer efeitos inibitórios tumorais usando doxorrubicina (Dox) e docetaxel. Experimentos pioneiros para transformar esses portadores em soldados anticâncer eficientes para tarefas multimodais (ou seja, abordagens quimioterápicas, fototérmicas e sinérgicas genéticas) e imagens moleculares15 abriram caminho para a nanomedicina teranóstica personalizada.
Nesse cenário, as microgotículas de perfluorocarbono (MDs) de mudança de fase foram avaliadas por meio da principal oportunidade que oferecem para conjugar alta carga de fármaco, versatilidade química do invólucro de MDs abordando barreiras biológicas, estabilidade coloidal e eficiência de síntese11,12. Como um ativo adicional, a ecogenicidade dos MDs promovida pela vaporização acústica ou óptica do núcleo de perfluorocarbono (PFC) permite obter imagens in situ e eficácia terapêutica promissora. Além disso, a vaporização do núcleo de MDs obtida pela liberação de energia de feixes de partículas ionizantes pode ser explorada para rastreamento de feixes e dosimetria de radiação.
O presente estudo tem como objetivo desenvolver microgotículas de decafluoropentano (DFP) estabilizadas por um invólucro utilizável múltiplo de surfactante catiônico de brometo de dimetildioctadecilamônio (DDAB). Os MDs com casca DDAB atendem às expectativas físico-químicas e biológicas. As microgotículas à base de DFP demonstraram ser valiosos agentes de contraste de mudança de fase para obter MDs de perfluorocarbono biocompatíveis e estáveis16. O gel cristalino DDAB satura as cadeias longas à temperatura fisiológica, penetrando profundamente no núcleo hidrofóbico, estabilizando a gotícula e a carga do medicamento nela. Além disso, o alto potencial de ζ positivo na interface da água aumenta a estabilidade coloidal dos MDs. A atratividade biológica da superfície da casca do DDAB reside na capacidade de causar a morte de bactérias e fungos, em concentrações que quase não afetam as células de mamíferos, e de ligar membranas plasmáticas, proteínas antigênicas carregadas negativamente, nucleotídeos, DNA ou nanopartículas. As características acima mencionadas podem ser exploradas para gerar uma notável ação imunoadjuvante, terapia gênica e antitumoral dentro de células de mamíferos17.
DDAB-MDs carregados com Dox (Dox@DDAB-MDs) aqui descritos promovem a liberação do medicamento contra células de câncer de mama triplo-negativo altamente agressivas, invasivas e pouco diferenciadas. Um protocolo simples e rápido é descrito abaixo com base na insonação de sonda de alta potência para obter DDAB-MDs estáveis e de alta densidade com uma distribuição de tamanho estreita com uma alta eficiência de carga de Dox em uma formulação de uma etapa. Tais características são competitivas mesmo para outros métodos de preparo, como dispositivos microfluídicos e homogeneizadores de alto cisalhamento16.
A outra grande questão limitante no projeto de vetores de entrega de medicamentos eficientes é que a atividade de um medicamento é uma função de vários parâmetros (por exemplo, absorção, distribuição, concentrações) obtidos em um alvo biológico real, que não podem ser considerados por modelos de células de monocamada18. Por esse motivo, a história do desenvolvimento de novas formulações antitumorais está repleta de estudos in vitro que, infelizmente, já se mostraram ineficazes no nível dos modelos pré-clínicos em animais19.
Particularmente, a necessidade de passar de culturas de células para um sistema mais complexo e confiável do que os estudos in vivo e ex vivo está ligada às limitações inerentes aos estudos farmacológicos em culturas 2D. Nesse contexto, estão incluídos os sistemas 3D in vitro, como esferoides, organoides, organ-on-chip, que simulam a morfologia, atividade e resposta fisiológica de estruturas mais complexas do que as monocamadas2D 20. Em uma visão pré-clínica, os modelos celulares 3D que mimetizam o microambiente celular oferecem a possibilidade de entender melhor a biologia complexa em um quadro fisiologicamente mais pertinente no qual as culturas tradicionais de monocamada não são eficazes21,22.
Após comprovar que os DDAB-MDs podem interagir com a membrana celular de células de câncer de mama humano, favorecendo a internalização de fármacos e a morte celular em concentração muito baixa (nanomolar) de Dox, foi testada a eficácia de tal metodologia contra esferoides 3D de células tumorais de mamíferos, MDA-MB-231.