Cholesterol-functionalized carvedilol-loaded PLGA nanoparticles: anti-inflammatory, antioxidant, and antitumor effects

Ana Luiza C. de S. L. Oliveira, Alaine M. dos Santos-Silva, Arnóbio A. da Silva-Júnior, Vinícius B. Garcia, Aurigena A. de Araújo, Lioe-Fee de Geus-Oei, Alan B. Chan, Luis J. Cruz & Raimundo F. de Araújo Júnior

Abstract 

The inflammation has been identified as factor of tumor progression, which has increased the interest and use of molecules with anti-inflammatory and antioxidant activities in the cancer treatment. In this study, the antioxidant, anti-inflammatory, and antitumor potentials of carvedilol was explored in a different approach. The cholesterol (CHO) was investigated as facilitated agent in the action of carvedilol-loaded nanoparticles. Different formulations exhibited spherical and stable nanoparticle with mean diameter size < 250 nm. The cholesterol changed the copolymer-drug interactions and the encapsulation efficiency. The in vitro cancer study was performed using murine colorectal cancer cell line (CT-26) to observe the cell viability and apoptosis on MTS assay and flow cytometry, respectively. The experiments have demonstrated that cholesterol improved the performance of drug-loaded nanoparticles, which was much better than free drug. The in vivo inflammation peritonitis model revealed that carvedilol-loaded nanoparticles increased the level of glutathione and leukocyte migration mainly when the functionalized drug-loaded nanoparticles were tested, in a lower dose than the free drug. As hypothesized, the experimental data suggest that cholesterol-functionalized carvedilol-loaded PLGA nanoparticles can be a novel and promising approach in the inflammation-induced cancer therapy since showed anti-inflammatory, antioxidant, and antitumor effects.

Resumo

A inflamação foi identificada como fator de progressão tumoral, o que aumentou o interesse e o uso de moléculas com atividades anti-inflamatórias e antioxidantes no tratamento do câncer. Neste estudo, os potenciais antioxidante, anti-inflamatório e antitumoral do carvedilol foram explorados em uma abordagem diferente. O colesterol (CHO) foi investigado como agente facilitado na ação de nanopartículas carregadas de carvedilol. Diferentes formulações exibiram nanopartículas esféricas e estáveis ​​com diâmetro médio de tamanho <250 nm. O colesterol alterou as interações copolímero-droga e a eficiência do encapsulamento. O estudo do câncer in vitro foi realizado utilizando a linha celular de câncer colorretal de murino (CT-26) para observar a viabilidade celular e apoptose no ensaio MTS e citometria de fluxo, respectivamente. Os experimentos demonstraram que o colesterol melhorou o desempenho das nanopartículas carregadas com drogas, o que foi muito melhor que as drogas gratuitas. O modelo de peritonite por inflamação in vivo revelou que as nanopartículas carregadas com carvedilol aumentaram o nível de migração de glutationa e leucócitos principalmente quando as nanopartículas funcionalizadas carregadas com drogas foram testadas, em uma dose mais baixa que a droga livre. Como hipótese, os dados experimentais sugerem que as nanopartículas de PLGA carregadas com carvedilol e funcionalizadas com colesterol podem ser uma abordagem nova e promissora na terapia do câncer induzida por inflamação, pois mostraram efeitos anti-inflamatórios, antioxidantes e antitumorais. O modelo de peritonite por inflamação in vivo revelou que as nanopartículas carregadas com carvedilol aumentaram o nível de migração de glutationa e leucócitos principalmente quando as nanopartículas funcionalizadas carregadas com drogas foram testadas, em uma dose mais baixa que a droga livre. Como hipótese, os dados experimentais sugerem que as nanopartículas de PLGA carregadas com carvedilol e funcionalizadas com colesterol podem ser uma abordagem nova e promissora na terapia do câncer induzida por inflamação, pois mostraram efeitos anti-inflamatórios, antioxidantes e antitumorais. O modelo de peritonite por inflamação in vivo revelou que as nanopartículas carregadas com carvedilol aumentaram o nível de migração de glutationa e leucócitos principalmente quando as nanopartículas funcionalizadas carregadas com drogas foram testadas, em uma dose mais baixa que a droga livre. Como hipótese, os dados experimentais sugerem que as nanopartículas de PLGA carregadas com carvedilol e funcionalizadas com colesterol podem ser uma abordagem nova e promissora na terapia do câncer induzida por inflamação, pois mostraram efeitos anti-inflamatórios, antioxidantes e antitumorais.

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