Polymeric and silver nanoparticles : in vitro and in vivo toxicity and evaluation of the healing process in animals subjected to thermal burn

Orientadores: Patrícia da Silva Melo, Priscyla Daniely Marcato Gaspari Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Queimaduras representam um problema de saúde pública, gerando um gasto anual de cerca de R$ 55 milhões ao Sistema Único de Saúde (SUS). Os produtos destinados ao tratamento de queimaduras são em sua grande maioria importados, tornando relevantes estudos que visem ao desenvolvimento de materiais com características adequadas ao tratamento e produzidos a partir de matérias-primas de baixo custo e fácil obtenção. O objetivo deste trabalho foi avaliar os possíveis efeitos tóxicos e o potencial de cicatrização de S-Nitrosoglutationa (GSNO) encapsulado em nanopartículas poliméricas (alginato-quitosana e poli (?-caprolactona) (PCL) recobertas por quitosana) e de nanopartículas de prata (AgNPs). O GSNO foi sintetizado através de reação de S-Nitrosação direta de glutationa e caracterizado por espectrofotometria. As nanopartículas de alginato-quitosana (AG/CS) contendo GSNO foram preparadas através do método de gelificação iônica. As nanopartículas de PCL recobertas por quitosana (PCL/CS) e contendo GSNO foram preparadas através do método de dupla emulsão (água/óleo/água) e evaporação do solvente. Ambas as nanopartículas foram caracterizadas por espectroscopia de correlação de fótons (ECF) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As AgNPs foram produzidas extracelularmente por método biotecnológico utilizando-se o fungo Fusarium oxysporum e caracterizadas por ECF e microscopia eletrônica de transmissão (MET). A toxicidade in vitro das nanopartículas foi avaliada através de ensaios de citotoxicidade utilizando-se cultura de células de linhagens pré-estabelecidas e o potencial de cicatrização foi avaliado através de indução de queimadura térmica em ratos Wistar machos, os quais foram posteriormente eutanaziados para avaliação da toxicidade in vivo das nanopartículas. As AG/CS contendo GSNO apresentaram diâmetro médio de 321,0 ± 12,2 nm e potencial Zeta de +37,6 ± 0,6 mV. As PCL/CS contendo GSNO apresentaram-se esféricas, com diâmetro médio de 448,6 ± 35,38 nm e potencial Zeta de +23,11 ± 4,75 mV. As AgNPs apresentaram-se esféricas e altamente estáveis, com diâmetro médio de 7,3 ± 3,0 nm e potencial Zeta de -31,1 ± 2,09 mV. As nanopartículas apresentaram-se pouco tóxicas in vitro e in vivo. O tratamento das lesões com as nanopartículas reduziu a área lesionada em praticamente 100% após 35 dias, diminuindo o tempo necessário para a diferenciação de fibroblastos em miofibroblastos, e revertendo o processo inflamatório mais rapidamente. Nossos resultados indicam que os sistemas nanoparticulados estudados podem fornecer uma nova e eficaz direção terapêutica para o tratamento de queimaduras Abstract: Burn injuries represent a public health problem, generating an annual cost of about R$ 55 million to the Brazilian Unified Health System. The products for the treatment of burns are mostly imported, so studies aimed at developing materials with appropriate characteristics to the treatment and produced from cheap raw materials and easily obtained are relevant. The aim of this study was to evaluate the possible toxic effects and healing potential of S-Nitrosoglutathione (GSNO) encapsulated in polymeric nanoparticles (alginate-chitosan and chitosan-coated poly (?-caprolactone) (PCL)) and silver nanoparticles (AgNPs). GSNO was synthesized by direct S-Nitrosation reaction of glutathione (GSH) and characterized by spectroscopic analysis. Alginate-chitosan nanoparticles (AG/CS) loaded with GSNO were prepared through ionic gelation method. Chitosan-coated PCL nanoparticles (PCL/CS) loaded with GSNO were prepared by the double emulsion method (water/oil/water) and solvent evaporation. Both of the nanoparticles were characterized by dynamic light scattering (DLS) and scanning electron microscopy (SEM). AgNPs were produced extracellularly by a biotechnological method using the fungus Fusarium oxysporum and characterized by DLS and transmission electron microscopy (TEM). The in vitro toxicity of the nanoparticles was assessed through cytotoxic assays using cell culture of predetermined strains and healing potential was evaluated through thermal burn induced in male Wistar rats, which were subsequently euthanized for evaluation of the in vivo toxicity of the nanoparticles. AG/CS loaded with GSNO had an average diameter of 321.0 ± 12.2 nm and Zeta potential of +37.6 ± 0.6 mV. PCL/CS loaded with GSNO were spherical, with an average diameter of 448.6 ± 35.38 nm and Zeta potential of +23.11 ± 4.75 mV. AgNPs were spherical and highly stable, with an average diameter of 7.3 ± 3.0 nm and Zeta potential of -31.1 ± 2.09 mV. The nanoparticles were slightly toxic in vitro and in vivo. The treatment of the burns with the nanoparticles reduced the burned area in almost 100% after 35 days, decreasing the required time for fibroblasts differentiation into myofibroblasts, and reversing the inflammatory process faster. Our results showed that the studied nanoparticulated systems may provide a novel and effective therapeutic direction for the treatment of burn injuries Mestrado Bioquímica Mestra em Biologia Funcional e Molecular