Abstract— Inflammation is one of the main drivers of chronic inflammatory diseases with a worldwide impact. Gla-Rich Protein( GRP) is a vitamin K-dependent protein that acts as an inhibitor of pathological calcification and anti-inflammatory with therapeutic potential. However, its low solubility at physiological pH poses a challenge to its biomedical application. To overcome this problem, in this study, we produced chitosan and sodium tripolyphosphate nanoparticles containing GRP( FCNG) via inotropic gelation, increasing the bioavailability, stability, and anti-inflammatory potential of GRP. The results reveal the nanosized nature of FCNG and its suitability for biomedical applications. The antiinflammatory activity of FCNG was studied in relevant in vitro models. Cells pre-treated with FCNG had higher levels of GRP intra and extracellularly and a decreased pro-inflammatory response. These results reveal the potential of the FCNG formulation since the anti-inflammatory bioactivity of GRP is retained, strengthening its therapeutic potential use in chronic inflammatory diseases.
28
Glossário
Doenças Inflamatórias Crónicas( DIC) condição caracterizada por um estado inflamatório lento que se prolonga por longos intervalos de tempo( meses ou anos).
Osteoartrite doença articular caracterizada pela degradação progressiva da cartilagem das articulações, levando à dor, rigidez, diminuição da mobilidade, comum na população idosa.
GRP— Gla-Rich Protein proteína da família das proteínas dependentes da vitamina K, caracterizada no ser humano, pela presença de 15 resíduos do aminoácido γ−carboxiglutâmico( Gla), o que confere a esta proteína uma extraordinária afinidade para ligação ao ião cálcio ou minerais de cálcio e fosfato( p. ex. hidroxiapatite).
Calcificação patológica condição caracterizada pelo depósito anormal de sais de cálcio em tecidos do corpo que normalmente não os contêm, como vasos sanguíneos, rins ou pulmões.
Nanopartículas partículas de dimensão nanométrica com tamanhos entre 1 nm utilizadas como transportadores de moléculas ou substâncias bioativas. Em determinadas aplicações como é o caso da tecnologia farmacêutica, é aceite o conceito de nanopartículas para tamanhos até 1000 nm.
Encapsulação técnica usada em diversas áreas da biomedicina, consiste na captura de uma substância dentro de partículas formadas por diferentes materiais ou agentes de encapsulação, formando o involucro podendo resultar em cápsulas biodegradáveis quando são utilizados compostos / materiais biodegradáveis para a sua produção.
As doenças inflamatórias crónicas( DIC)( como doenças cardiovasculares, osteoartrite, doença renal crónica, etc) têm um grande impacto a nível mundial sendo uma das principais causas de morte a nível global.
Atualmente não existe cura para as DIC, o que muitas vezes leva a um consumo prolongado e excessivo de anti-inflamatórios que possuem alguns efeitos secundários e consequentemente o desenvolvimento ou agravamento de algumas patologias associadas. Existe, por isso, a necessidade urgente de desenvolver fármacos mais seguros e eficientes para o tratamento destas doenças.
A GRP é um inibidor da calcificação patológica tendo também propriedades anti-inflamatórias. O envolvimento da GRP em diversos processos relacionados com as DIC já foi comprovado. Níveis elevados desta proteína têm efeitos benéficos, e baixos níveis de GRP no organismo têm sido associados a várias doenças.
Apesar do seu potencial terapêutico, a GRP é pouco solúvel em pH fisiológico, o que dificulta a sua aplicação biomédica. De modo a ultrapassar esta questão, desenvolvemos uma nova formulação com incorporação de GRP em nanopartículas. As nanopartículas são uma tecnologia em desenvolvimento com o objetivo de transportar fármacos, aumentando a sua estabilidade físico-química, a sua biodisponibilidade, eficácia, especificidade e absorção. Um dos agentes de encapsulação muito utilizado para a produção de nanopartículas é o quitosano, que apresenta diversas propriedades vantajosas como atividade anti-inflamatória, antibacteriana, antifúngica, anticancerígena, entre outras.
Neste artigo, foram desenvolvidas nanopartículas de quitosano e tripolifosfato de sódio( um sal), contendo GRP( FCNG). As nanopartículas foram produzidas através do método gelificação ionotrópica, onde as cargas opostas de quitosano( cargas positivas) e tripolifosfato( cargas negativas) atraem-se ajudando na formação de nanopartículas. As propriedades antiinflamatórias das nanopartículas foram testadas em diferentes tipos de células humanas nomeadamente, macrófagos, condrócitos e células vasculares do músculo liso.
Síntese e caracterização das nanopartículas
Na formulação das nanopartículas desenvolvidas, a GRP foi encapsulada numa matriz de quitosano e tripolifosfato de sódio. Estas partículas foram