Simposio Internacional de Ciencias Farmaceúticas

SICF

Experimental and computational study of 5-Fluorouracil uptake and release from pH responsive nanogels.

Abstract

•    Background: Chemotherapy is the chosen treatment in cancer therapy spite antitumor agents cause frequent and noxious effects to organs and tissues. Nanogels can efficiently improve cancer therapy increasing the antineoplastic concentration in tumor sites and acting at cancer cell for prolonged periods without affecting normal tissues considerably.
•    Objectives: In this research, a pH responsive PVP-based nanogel for controlled released of 5-FU was developed and characterized.
•    Methods: Nanogels were synthesized by gamma radiation and 5-Fluorouracil was loaded into nanogels by physical entrapment. The formulations were characterized by FTIR-ATR, UV-vis, XPS, TGA, TEM and DLS. The influence of different parameters such as %5-FU, % PVP, pH and irradiation dose (D) on drug loading efficiency was evaluated as well as a docking simulation was used to analyze drug-nanoparticles interactions. In vitro 5-FU release tests were performed simulating gastric, colon and intestinal conditions and drug release profile was fit employing empirical kinetic models.
•    Results and conclusions: According to the results, drug loading and release from nanogels strongly depend on %PVP and D. Simulations shown a higher drug-polymer affinity at low pH in accordance with experimental loading values (EE =17% and DL=83%). The sustained release profile responds to the change of pH from 1.2 to 7.4 increasing release rate at acid conditions. Furthermore, nanogels have negative surface charge, spherical morphology and diameter of 65nm. These properties shown its potential as a nanocarrier of 5-FU for cancer treatment.

Resumen

•    Problemática: La quimioterapia es el tratamiento de preferencia en la terapia contra el cáncer, sin embargo los agentes antitumorales en general provocan frecuentes efectos nocivos en órganos y tejidos sanos. Los nanogeles pueden mejorar significativamente la terapia contra el cáncer aumentando la concentración de antineoplásicos en los sitios tumorales y prolongando el tiempo de acción sobre células malignas sin afectar tejidos sanos.
•    Objetivo(s): En esta investigación de desarrolló y caracterizó un nanogel de PVP sensible al pH para la liberación controlada de 5-FU.
•    Metodología: Los nanogeles fueron sintetizados mediante irradiación gamma y el 5-fluorouracilo fue cargado en las nanopartículas por captura física. Las formulaciones fueron caracterizadas empleando FTIR-ATR, UV-vis, XPS, TGA, TEM and DLS. Se evaluó la influencia en la eficiencia de carga de varios parámetros como 5-FU%, PVP%, pH y dosis de irradiación (D). Se realizó un análisis de las interacciones fármaco-nanopartícula mediante docking molecular. Se estudió la liberación de 5-FU in vitro simulando el ambiente gástrico, intestinal y el colon. Se realizó el ajuste de los perfiles de liberación a modelos cinéticos empíricos.
•    Resultados y conclusiones: De acuerdo con los resultados, la carga y liberación del fármaco por el nanogel depende fuertemente del PVP% y de la dosis de irradiación. Las simulaciones muestran gran afinidad polímero-fármaco a bajo pH en concordancia con los valores experimentales de carga (EE =17% y DL=83%). El perfil de liberación responde al cambio de pH de 1.2 a 7.4 siendo más significativa en condiciones ácidas. Los nanogeles muestran carga superficial negativa, y una morfología esférica de 65 nm de diámetro, estas propiedades refuerzan su potencial como nanoportador de 5-FU para el tratamiento del cáncer.