Lipid based nanocarriers for the delivery of the bioactive compound resveratrol

Dissertação de mestrado em Biofísica e Bionanossistemas

Resveratrol is a phenolic compound produced naturally by 72 different plant species, particularly grapevines, pines and legumes1. This compound has powerful anti-oxidant, anti-inflammatory and anti-cancer effects2,3. However, its fast metabolization and reduced solubility in biological fluids impairs its bioavailability. Therefore, it is essential to obtain a suitable carrier to achieve an effective therapy. Liposomes are great candidates as delivery systems since they present high biocompatibility, protection and controlled release of the drug. In the present study, plain and resveratrol loaded DODAB:MO liposomes (1:2) were prepared and characterized over time for size, surface charge and polydispersity index to obtain information about the liposomes shelf stability. A thorough characterization of the system was carried out, namely regarding resveratrol biophysical effects in lipid membranes, encapsulation efficiency, controlled release and HSA binding assays. Furthermore, the effect of free and encapsulated resveratrol in the growth of a yeast culture was determined, along with its protective effect against hydrogen peroxide (H2O2) induced oxidative stress. Cell viability and reactive oxygen species production were also evaluated, as well as liposome internalization by yeast cells. Results showed that resveratrol loaded liposomes produced by incubation were adequate for drug delivery purposes. Resveratrol proved to have a lipophilic character and being unevenly distributed in the lipid formulation, and its partition in the system proved to be spontaneous. Results evidenced the necessity to adapt the formulation to avoid release of the drug in storage conditions, as well as to avoid binding to HSA. Regarding the assays performed in yeast cells, resveratrol did not affect the growth of the yeast and protected the cells against the oxidative stress induced by H2O2. Moreover, neither free nor encapsulated resveratrol affected cell viability and both formulations promoted a decrease of the intracellular reactive oxygen species levels. Resveratrol loaded liposomes are successfully internalized by yeast cells.

O resveratrol é um composto fenólico produzido naturalmente por 72 espécies de plantas, particularmente videiras, pinheiros e legumes1. Este composto apresenta efeitos antioxidantes, anti-inflamatórios e anticancerígenos2,3. No entanto, a sua rápida metabolização e a sua reduzida solubilidade em fluidos biológicos diminui a sua biodisponibilidade. Assim, a obtenção de um transportador adequado é essencial, de forma a alcançar uma terapia eficaz. Os lipossomas são ótimos candidatos como sistemas de entrega de fármacos, uma vez que apresentam alta biocompatibilidade, proteção e libertação controlada do fármaco. No presente estudo, lipossomas compostos por DODAB:MO (1:2) com e sem resveratrol foram preparados e caracterizados ao longo do tempo em relação ao tamanho, carga de superfície e índice de polidispersividade, de forma a obter informação acerca da estabilidade dos lipossomas em condições de armazenamento. Uma caracterização minuciosa do sistema foi conduzida, nomeadamente em relação aos efeitos biofísicos do resveratrol em membranas lipídicas, bem como ensaios de eficiência de encapsulamento, libertação controlada e ligação à HSA. Além disso, foi determinado o efeito do resveratrol livre e encapsulado em culturas de leveduras, juntamente com o seu efeito protetor contra o stresse oxidativo induzido pelo peróxido de hidrogénio (H2O2). Foram também avaliadas a viabilidade celular e a produção de espécies reativas de oxigénio, bem como a internalização de lipossomas pelas células de levedura. Os resultados obtidos mostram que lipossomas contendo resveratrol produzidos pelo método de incubação são adequados para fins de entrega de fármacos. O resveratrol provou ter um carácter lipofílico e estar distribuído de forma desigual na formulação lipídica, e a sua partição no sistema mostrou ser espontânea. Os resultados evidenciaram a necessidade de adaptar a formulação de forma a evitar a libertação de fármaco em condições de armazenamento, bem como a evitar a sua ligação à HSA. Relativamente aos ensaios conduzidos em células de levedura, o resveratrol não afetou o crescimento da cultura e protegeu as células contra o stresse oxidativo induzido pelo H2O2. Além disso, o resveratrol, quer livre quer encapsulado, não apresentou qualquer efeito na viabilidade celular e promoveu a diminuição dos níveis intracelulares de espécies reativas de oxigénio. Os lipossomas com resveratrol são internalizados com sucesso pelas células de levedura.